飛機(jī)活動翼面自動制孔工藝裝備設(shè)計技術(shù)

摘要：針對飛機(jī)活動翼面結(jié)構(gòu)特點和自動制孔需求，對裝配流程和工裝設(shè)計方案進(jìn)行了研究，形成了一套適用于現(xiàn)代飛機(jī)裝配和自動制孔的工藝裝備設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和方法，同時為加強(qiáng)現(xiàn)場精益化管理，提出了集成電、氣、除塵、照明、運輸，兼顧預(yù)裝配與自動制孔的集成式工裝設(shè)計，提高了產(chǎn)品的加工效率和定位精度。

關(guān)鍵詞：活動面;自動制孔;飛機(jī)裝配;工藝裝備

中圖分類號：V222 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）07-0032-02

0 ?引言

活動翼面包括內(nèi)襟翼、外襟翼、副翼、升降舵以及方向舵等類型，主要由上下翼面、梁、肋、接頭等組成。傳統(tǒng)的裝配流程為先完成肋、梁以及接頭等零件裝配形成活動面骨架，再通過骨架定位的方式，完成壁板的裝配。隨著飛機(jī)的研制，活動面開始大面積采用了可以減輕飛機(jī)重量但是裝配難度較大的復(fù)合材料，對整個裝配過程提出了更高的要求。[1]如圖1所示為典型活動面的結(jié)構(gòu)圖。

飛機(jī)裝配工裝是指在飛機(jī)組部件的裝配過程中，對產(chǎn)品的外形尺寸、空間位置精度進(jìn)行定位和保證的工藝裝配。[2]裝配工裝一般以框架為主體，框架主要功能是為定位器提供一個大剛度的支撐結(jié)構(gòu)從而便于飛機(jī)組部件的精確裝配。在框架上安裝外形定位器、骨架定位器、壓緊裝置等定位裝置。工裝的主體框架一般與地面通過螺栓進(jìn)行連接固定以保證工裝的穩(wěn)定性。在自動制孔的活動翼面站位，活動面的裝配工裝需要產(chǎn)品的預(yù)裝配同時在自動制孔站位進(jìn)行制孔工作，這就要求活動面工裝必須采用可移動式工裝。

1 ?裝配方法和原則

1.1 主要零件、組件定位基準(zhǔn)與方法

上下壁板采用孔系定位法定位;梁、肋（加強(qiáng)肋和端肋）在工裝上采用軸線面擋塊加定位孔定位;前緣蒙皮組件采用外形卡板定位，卡板上帶前緣隔板鉆模;后緣組件采用外形擋塊定位;接頭、內(nèi)襟翼連接耳片、搖臂組件采用工裝上的交點孔定位。

1.2 主要連接裝配方法

前后梁、肋、接頭、蒙皮等的定位采用人工方法;襟翼前后梁與肋、副翼前梁與接頭、肋之間采用人工鉆模制孔、連接;上下壁板與前后梁、前后緣組件與條帶之間采用工業(yè)機(jī)器人制孔;前緣蒙皮與前緣隔板之間采用人工鉆模板制孔;密封劑涂敷采用人工方法;架外連接盡可能地使用機(jī)械工具進(jìn)行緊固件連接操作，不可達(dá)部位可選用人工方式連接。

2 ?工裝定位及移動方案設(shè)計

2.1 工裝定位

為滿足工裝在預(yù)安裝站位及自動制孔站位的裝配要求，工裝必須具備可重復(fù)定位能力，并且重復(fù)定位精度保持一致，這就要求工裝在不同站位的支撐形式能保持一致。在自動制孔站位，需要對工裝進(jìn)行定位，同時保證在自動制孔過程中制孔壓緊力不會引起工裝的移動，需要對工裝進(jìn)行固定。提出采用杯錐結(jié)構(gòu)對工裝進(jìn)行定位的方式。工裝放置在四個地面定位點（錐）上，錐放置在地面上已經(jīng)進(jìn)行調(diào)平的定位板上。工裝上安裝與錐外形尺寸匹配（間隙配合）的定位孔（杯），為了避免型架被地面定位點過約束，一個定位孔為圓孔一個為長圓孔。同時，錐上的圓角可通過自適應(yīng)杯的方式，實現(xiàn)杯錐配合。而在預(yù)裝配站位，由于沒有定位需要，因此地面不需要進(jìn)行定位點布置。為保證兩個站位工裝姿態(tài)一致，工裝放置在與自動制孔站位調(diào)平狀態(tài)一致的定位板上。圖2為工裝快速定位系統(tǒng)圖。

2.2 電、氣、除塵集成接口設(shè)計

能源接口包括壓縮空氣接口、真空吸塵接口、電源接口、網(wǎng)絡(luò)接口等，傳統(tǒng)裝配工裝固定不動，這些接口也是連接好后就不會拆卸。裝配工裝都可移動后，能源信息接口就必須可拆卸，為了使這些接口在整個生產(chǎn)線都是通用的，就必須對接口進(jìn)行模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。[3]圖3集成式工裝結(jié)構(gòu)圖。

3 ?產(chǎn)品定位方案設(shè)計

針對機(jī)器人自動制孔的活動翼面的工裝設(shè)計，在考慮完成產(chǎn)品零件的精確定位的基礎(chǔ)上還應(yīng)該對機(jī)器人制孔的可達(dá)性及制孔率進(jìn)行分析和設(shè)計。

3.1 肋定位器

活動面肋定位器的主要功能是通過肋平面和提供的工裝孔定位主肋。一個定位銷固定，另一個定位銷為槽型從而避免過約束肋。固定的定位銷有一個大平面以定位肋平面。肋定位器可以拆卸。在頂端定位器用一個彈頭銷插入到一個長圓孔襯套里，通過一個彈簧鉤夾緊。在底端定位器用一個定位銷插入到一個圓形襯套里，通過一個把手?jǐn)Q緊。每個工裝孔定位處都有一個帶彈簧的工藝銷（包含在定位器內(nèi)）。肋通過用工裝銷和一個可移除的螺母固定到定位器上。前緣肋定位器可以拆卸以便在活動面結(jié)構(gòu)最終緊固后可以將肋定位器拆除。對于滑軌肋耳片組件，主耳片將會替代下方的工裝銷。耳片將使用特殊的耳片定位器和定位銷進(jìn)行定位。

3.2 壁板定位器

壁板定位器的主要功能是定位蒙皮壁板。一個壁板定位器一端為圓孔，另一端為長圓孔。一個定位器可以同時定位上下壁板。壁板定位器在滑軌上滑動，故不用時該工裝可收起，在需要使用時可被拉到位置。壁板將通過一個定位銷定位到壁板定位器上。定位器可以被定位銷鎖緊在工作工位和回收工位，并且可以通過手驅(qū)動桿來對定位器進(jìn)行打開和縮回的操作。

3.3 梁定位器

梁定位器主要功能為精確定位前梁和后梁。中心梁定位器通過一個固定的工裝孔定位，外側(cè)梁定位器通過槽型孔定位，中間梁定位器只夾緊但不通過工裝孔定位。中間梁定位器只用于保持梁在展向的平面位置。梁定位器在滑軌上滑動，故不用時該工裝可收起，在需要使用時可被拉到位置。為了在移除活動面時留有足夠間隙，梁定位器需要被收到頂梁和底梁處。一個單側(cè)緊固件用來連接定位器與梁，從而保證在蒙皮已被安裝之后，緊固件仍可以被移除。定位器可以被定位銷鎖緊在工作工位和回收工位，并且可以通過手驅(qū)動桿來對定位器進(jìn)行打開和縮回的操作。梁定位器將包含一個可調(diào)節(jié)的安裝板用來定位對接帶板定位器。

3.4 前緣定位器

前緣定位器的主要功能是定位并支持前緣蒙皮的4個分段。在每段蒙皮的末端布置一個定位器，共有8個。前緣蒙皮定位器在滑軌上滑動，故不用時該工裝可收起，在需要使用時可被拉到位置。為了在移除活動面時留有足夠間隙，前緣蒙皮定位器需要被收到底梁處。該定位器可調(diào)，從而保證前緣蒙皮正確地壓合在前緣肋上。

3.5 后緣定位器

后緣定位器的主要功能是定位后緣組件。一個可搖壓腳用于定位后緣下表面，后緣組件的后緣外形通過定位器設(shè)定。后緣組件通過曲肘夾具夾緊在可搖壓腳上。后緣組件通過真空吸盤拉在定位器上。后緣定位器在滑軌上滑動，故不用時該工裝可收起，在需要使用時可被拉到位置。定位器可以被定位銷鎖緊在工作工位和回收工位，并且可以通過手驅(qū)動桿來對定位器進(jìn)行打開和縮回的操作。定位塊通過后緣定位器上的真空吸盤拉住后緣組件，真空吸盤安裝在一個帶有彈簧的滑塊上，并通過一個肘節(jié)式夾具控制。

3.6 蒙皮壓條

蒙皮壓條的主要功能是將主蒙皮壓緊在肋/梁組件上，在機(jī)器人制孔過程中支撐活動面。蒙皮壓條由鋁制成，重量較輕，通過使用工字梁截面提高剛度。蒙皮壓條在頂部掛在鉤上，在底部夾緊?？蓳u動壓腳通過彈簧壓緊在蒙皮上，從而提供所需的壓緊力，不至于壓壞復(fù)材蒙皮壁板。

4 ?產(chǎn)品裝配流程

①在活動面裝配區(qū)域完成骨架連接及上下壁板、前后緣組件臨時緊固件連接。②將工裝型架連同產(chǎn)品托至自動制孔區(qū)域，完成上下壁板、前后緣自動制孔操作。③將工裝型架連同產(chǎn)品拉回到裝配區(qū)域完成上下壁板、前后緣組件連接及涂膠等工作，并將產(chǎn)品下架。④將產(chǎn)品拉至檢測區(qū)域進(jìn)行外形、交點等檢查。⑤測量完成后將活動面拉至裝配區(qū)域進(jìn)行架下補鉚工作。

5 ?結(jié)語

針對飛機(jī)活動翼面自動制孔需求，結(jié)合自動制孔需要進(jìn)行站位更換的要求，結(jié)合裝配方案，形成了一套集約化高、定位精度高的可移動式活動翼面工裝設(shè)計方案，該方案已在國內(nèi)某型機(jī)進(jìn)行了生產(chǎn)驗證，可減少工裝附件50%以上，提高裝配效率30%以上。

參考文獻(xiàn)：

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