前罩圈及密封裝置裝配工藝方法改進(jìn)與優(yōu)化

曹碩，鄒琪，劉鶴，岳海剛，楊明

（中航工業(yè)洪都，江西，南昌330024）

前罩圈及密封裝置裝配工藝方法改進(jìn)與優(yōu)化

曹碩，鄒琪，劉鶴，岳海剛，楊明

（中航工業(yè)洪都，江西，南昌330024）

前罩圈及密封裝置是連接機(jī)身進(jìn)氣道與發(fā)動(dòng)機(jī)的中間樞紐結(jié)構(gòu)，其裝配質(zhì)量直接影響飛機(jī)的飛行性能和安全性能。本文以某型號(hào)飛機(jī)前罩圈及密封裝置為研究對(duì)象，并結(jié)合實(shí)際裝配中前罩圈與發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)接漏光問(wèn)題，分析產(chǎn)生原因，提出改進(jìn)方案。實(shí)物驗(yàn)證結(jié)果表明，前罩圈及密封裝置的裝配質(zhì)量在改進(jìn)后得到有效的提高，可滿足飛機(jī)裝配技術(shù)要求。

前罩圈；密封裝置；間隙；漏光

0 引言

前罩圈及密封裝置位于中、后機(jī)身連接處（圖1），將機(jī)身后進(jìn)氣道、機(jī)身框板及發(fā)動(dòng)機(jī)三個(gè)部件連接構(gòu)成整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口的的樞紐結(jié)構(gòu)部件。其主要有前罩圈、密封裝置、帶板及拉桿等組成。

現(xiàn)發(fā)現(xiàn)前罩圈及密封裝置裝配后，在前罩圈及密封裝置與發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)接位置，其側(cè)面與端面易產(chǎn)生漏光，無(wú)法滿足現(xiàn)有飛機(jī)裝配技術(shù)要求，嚴(yán)重影響飛機(jī)裝配質(zhì)量，更無(wú)法保證發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口氣流的平穩(wěn)性，甚至影響飛機(jī)飛行安全性能。因此，必須對(duì)前罩圈及密封裝置的裝配方法進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，以提高前罩圈的裝配質(zhì)量。

1 結(jié)構(gòu)組成及裝配流程

1.1 前罩圈及密封裝置的結(jié)構(gòu)組成及特點(diǎn)

前罩圈及密封裝置主要由前罩圈、密封裝置、帶板拉桿等組成，其主要結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)為：

圖1 前罩圈與后進(jìn)氣道、發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)接裝配示意

1）前罩圈主要包括蒙皮及連接圈等。其中蒙皮前段通過(guò)帶板與后進(jìn)氣道蒙皮尾部對(duì)接，中間通過(guò)型材與機(jī)身框板相連，并延伸至發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)接口處。

2）密封裝置由密封橡膠、墊板、環(huán)圈等組成。其中墊圈為鈑金件，橡膠型材是橡膠材料，易產(chǎn)生變形。整個(gè)密封裝置主要通過(guò)橡膠型材實(shí)現(xiàn)前罩圈蒙皮與發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)接。

1.2 前罩圈及密封裝置的裝配流程及工藝性分析

1.2.1 前罩圈及密封裝置的裝配流程

根據(jù)前罩圈及密封裝置裝配結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其裝配流程如圖2所示。

圖2 前罩圈及密封裝置裝配流程

其中第4、5工序是決定前罩圈及密封裝置裝配質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是整個(gè)前罩圈及密封裝置裝配過(guò)程的瓶頸工序。

1.2.2 裝配工藝過(guò)程分析

前罩圈蒙皮定位、修配和密封裝置安裝是整個(gè)前罩圈及密封裝置裝配的主要工藝過(guò)程，以下將詳細(xì)闡述其裝配工藝方法及相關(guān)技術(shù)要求。

1）密封裝置組合安裝

前罩圈密封裝置包括楔形塊定位與安裝、橡膠型材組合、環(huán)圈與橡膠型材、墊板組合安裝等。鍥形塊是限制密封裝置旋轉(zhuǎn)位置的結(jié)構(gòu)，滿足前罩圈密封裝置與發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)接要求。因橡膠型材是保證前罩圈密封裝置的密封性能的關(guān)鍵零件，橡膠型材、環(huán)圈與蒙皮的間隙是密封裝置裝配過(guò)程控制的關(guān)鍵要素。

2）前罩圈蒙皮后端面修配

與前端面不同的是，前罩圈蒙皮后端面的修配以前罩圈定位模板內(nèi)端面為基準(zhǔn)，將前罩圈蒙皮后端面理論位置進(jìn)行劃線標(biāo)記，再進(jìn)行蒙皮余量修配。機(jī)身下架后利用前罩圈檢驗(yàn)?zāi)０鍖?duì)前罩圈后端面的位置進(jìn)行校對(duì)，如不能滿足前罩圈蒙皮到檢驗(yàn)?zāi)０宥嗣骈g隙mm要求，則進(jìn)行補(bǔ)充加工修配，使前罩圈蒙皮距離檢驗(yàn)?zāi)０宓拈g隙達(dá)到要求，如圖3所示。

圖3 前罩圈余量修配檢查示意

2 問(wèn)題及原因分析

2.1 問(wèn)題描述

結(jié)合前罩圈現(xiàn)場(chǎng)裝配實(shí)際情況，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有前罩圈及密封裝置裝配中存在以下問(wèn)題：

1）前罩圈蒙皮修配后，首先分別取左、右前罩圈蒙皮后端面均布的12個(gè)方位點(diǎn)，再測(cè)量所取的方位點(diǎn)到前罩圈檢驗(yàn)?zāi)０宓木嚯x。某型飛機(jī)X1～X4架飛機(jī)左、右前罩圈蒙皮后端面距前罩圈檢驗(yàn)?zāi)０寰嚯x的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)曲線如圖4、圖5所示。

圖4 左側(cè)前罩圈蒙皮后端面距檢驗(yàn)?zāi)０寰嚯x

圖5 右側(cè)前罩圈蒙皮后端面距檢驗(yàn)?zāi)０寰嚯x

圖4和圖5橫坐標(biāo)為蒙皮12方位點(diǎn)，縱坐標(biāo)為測(cè)量距離，4種不同曲線顏色用以區(qū)分架次信息，以淺藍(lán)色標(biāo)識(shí)前罩圈蒙皮距檢驗(yàn)?zāi)０謇碚摼嚯x。從圖中數(shù)據(jù)直觀顯示，左側(cè)前罩圈蒙皮12方位點(diǎn)距檢驗(yàn)?zāi)０寰嚯x在4.5～5.5mm范圍內(nèi)變化不等，右側(cè)前罩圈蒙皮12方位點(diǎn)距檢驗(yàn)?zāi)０寰嚯x在4.5～7mm范圍內(nèi)變化不等。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，每架份左、右前罩圈蒙皮距前罩圈檢驗(yàn)?zāi)０寰嚯x大于理論間隙值4mm，且左、右蒙皮修配不盡相同，各點(diǎn)距離距檢驗(yàn)?zāi)０宥嗣婢嚯x也存在不等距離，無(wú)法滿足蒙皮端面平面度要求。

2）前罩圈密封裝置安裝后，現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)多架份前罩圈密封裝置與前罩圈蒙皮的側(cè)面漏光及與發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)接的端面漏光，即產(chǎn)生間隙無(wú)法滿足裝配要求。

2.2 原因分析

2.2.1 前罩圈蒙皮后端面余量線偏差分析

從前罩圈蒙皮后段修配過(guò)程上看，蒙皮后端面修配既要保證與后進(jìn)氣道的對(duì)縫要求，又要滿足與發(fā)動(dòng)機(jī)的對(duì)縫要求，修配要求比較嚴(yán)格。修配主要采用架上型架修配，且前罩圈定位模板位于蒙皮外側(cè)，而不是直接依靠模板為基準(zhǔn)進(jìn)行畫線，參考基準(zhǔn)與畫線位置存在距離。現(xiàn)有畫線方式以手工測(cè)量，選擇圓周上12個(gè)點(diǎn)，在蒙皮內(nèi)測(cè)繪制輪廓線，以輪廓線進(jìn)行修配。而此種蒙皮修配方式不僅耗時(shí)長(zhǎng)，且不夠準(zhǔn)確，經(jīng)常出現(xiàn)較大誤差，影響端面修配質(zhì)量，是前罩圈與發(fā)動(dòng)機(jī)端面漏光的主要原因之一。

2.2.2 前罩圈密封裝置漏光問(wèn)題分析

從前罩圈密封裝置結(jié)構(gòu)上分析，密封裝置由橡膠型材、墊板、環(huán)圈等組成。主要為鈑金件與橡膠材料等，屬于易變形結(jié)構(gòu)件，如圖6所示。

圖6 前罩圈密封裝置結(jié)構(gòu)組成局部示意

從裝配過(guò)程上分析前罩圈密封裝置是通過(guò)墊板壓緊橡膠型材實(shí)現(xiàn)密封，當(dāng)橡膠型材受到壓邊軸向擠壓力時(shí)，橡膠型材沿縱向及軸向變形，達(dá)到對(duì)橡膠型材與前罩圈、發(fā)動(dòng)機(jī)端面之間的空隙的填充，如圖7所示。

圖7 橡膠型材受力變形示意

現(xiàn)裝配中發(fā)現(xiàn)墊板彎邊存在變形量，對(duì)橡膠密封裝置壓縮量不足，使橡膠型材與前罩圈及發(fā)動(dòng)機(jī)端面均存在一定的間隙。該原因是密封裝置產(chǎn)生側(cè)面漏光及端面漏光的關(guān)鍵因素，嚴(yán)重影響整個(gè)前罩圈密封裝配質(zhì)量。

3 改進(jìn)與優(yōu)化方案

根據(jù)上述分析，本文針對(duì)以上前罩圈及密封裝置出現(xiàn)的問(wèn)題，從工裝、結(jié)構(gòu)等三方面做如下改進(jìn)與優(yōu)化：

1）改進(jìn)前罩圈蒙皮后端面余量修配方法，定制前罩圈蒙皮后段修配模板，直接確定蒙皮余量修配基準(zhǔn)線。

2）優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，改進(jìn)密封裝置中墊板結(jié)構(gòu)，改進(jìn)墊板與橡膠型材及連接圈的螺栓位置。

3.1 工裝改進(jìn)

對(duì)現(xiàn)有前罩圈檢驗(yàn)?zāi)０?，進(jìn)行結(jié)構(gòu)更改，成為前罩圈蒙皮修配模板?，F(xiàn)蒙皮修配模板為內(nèi)嵌蒙皮結(jié)構(gòu)，如圖8所示，修配模板外側(cè)端面為前罩圈蒙皮距發(fā)動(dòng)機(jī)理論端面，即為蒙皮余量修配基準(zhǔn)線。與原來(lái)相比，蒙皮畫線方式由原架上定位模板修配改為架下修配，參考基準(zhǔn)由原定位模板外形改為修配模板外形，即直接將修配模板外形作為參考基準(zhǔn)。

圖8 前罩圈修配蒙皮修配示意

前罩圈蒙皮后端面修配時(shí)只需與修配模板端面貼合進(jìn)行劃線即可，從而嚴(yán)格控制前罩圈蒙皮后端面與發(fā)動(dòng)機(jī)的距離，也保證了修配后蒙皮端面的平面度。

3.2 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

從前罩圈密封裝置結(jié)構(gòu)上，對(duì)墊板進(jìn)行軸向4塊均分，保證各塊結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是相同的，并增加墊板與橡膠型材及連接圈的連接件數(shù)量。改裝后墊板可沿前罩圈密封結(jié)構(gòu)中心對(duì)橡膠型材擠壓，在滿足連接件的邊距情況下，盡可能縮小墊板對(duì)接圓半徑，達(dá)到縮小密封裝置與前罩圈蒙皮和發(fā)動(dòng)機(jī)的對(duì)縫間隙，解決漏光問(wèn)題，滿足裝配要求。

4 結(jié)語(yǔ)

按照以上方案對(duì)前罩圈及密封裝置裝配工藝方法優(yōu)化與改進(jìn)，在多架份進(jìn)行實(shí)施驗(yàn)證，經(jīng)過(guò)優(yōu)化，前罩圈及密封裝置與發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)接后無(wú)側(cè)面與端面漏光現(xiàn)象，滿足設(shè)計(jì)的技術(shù)要求。不僅提高了飛機(jī)的裝配質(zhì)量，而且縮短了整個(gè)研制周期。

[1]王云渤,張關(guān)康,馮宗律.飛機(jī)裝配工藝學(xué).北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1990，1.

[2]范玉青.現(xiàn)代飛機(jī)制造技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2001，5.

[3]《航空制造工程手冊(cè)》·飛機(jī)裝配.北京:航空工業(yè)出版社,2010，12.

>>>作者簡(jiǎn)介

曹碩，女，1987年9月出生，2013年畢業(yè)于沈陽(yáng)航空航天大學(xué)，工程師，主要從事飛機(jī)裝配工作。

Improvement and OptimizationOn Assembly Process of Front Cowling and Seal Device

Chao Shuo,Zou Qi,Liu He,Yue Haigang,Yang Ming
(AVIC Hongdu Aviation Industry Group,Nanchang,Jiangxi,330024)

The Front cowling and the seal device are the middle connecting structures which connect fuselage intake and engine.Their assembly qualities affect the flight performance and safety performance of aircraft directly.By taking the front cowling and the seal device of certain type of aircraft as study objective and by combining the light leak problem occurs after the front cowling and the engine are butt-jointed in the real assembly,the paper analyzes the reasons and puts forward the improvement plan.The verification result shows the assembly quality of front cowling and seal device is improved effectively by adopting the improved assembly process,which can meets aircraft assembly technical requirement.

front cowling;seal device;gap;light leak

2016-04-23）