飛機(jī)零組件互換與替換檢查技術(shù)

黨武

摘 要 雖然飛機(jī)零組件的互換與替換在HB/Z99.7-1987中有詳細(xì)規(guī)定，但對于飛機(jī)設(shè)計、飛機(jī)制造及質(zhì)量控制人員來說，由于對飛機(jī)零組件的互換與替換檢查工作缺乏足夠工作經(jīng)驗，導(dǎo)致在飛機(jī)研制初期，飛機(jī)設(shè)計未對互換與替換檢查工作進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)要求。并且，制造工藝對制造工裝及檢測手段缺乏足夠的準(zhǔn)備，造成互換與替換檢查實施時出現(xiàn)了諸多互換問題，影響后續(xù)生產(chǎn)。本文從制造工藝角度出發(fā)，在HB/Z99.7-1987的基礎(chǔ)上，對互換與替換檢查技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)論述，并對經(jīng)常出現(xiàn)的互換和替換問題進(jìn)行分析，總結(jié)了作者在飛機(jī)零組件互換與替換檢查工作中的經(jīng)驗及思考。

關(guān)鍵詞 合格產(chǎn)品；轉(zhuǎn)動靈活；裝配應(yīng)力；同軸度；互換比例

中圖分類號 V2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）17-0097-03

飛機(jī)零組件互換與替換檢查是為了驗證產(chǎn)品是否具有互換與替換性，從制造方的角度來說，就是為了使生產(chǎn)線能夠穩(wěn)定地制造出滿足互換與替換要求的產(chǎn)品。它為飛機(jī)的使用維護(hù)和迅速適航創(chuàng)造良好條件，有利于組織專業(yè)化生產(chǎn)，能有效地反 映出產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)

定性[1]。

目前，標(biāo)準(zhǔn)HB/Z99.7-1987對飛機(jī)零組件的互換與替換在做了規(guī)定，但由于飛機(jī)設(shè)計人員和質(zhì)量控制人員缺乏飛機(jī)制造過程中的互換和檢查相關(guān)經(jīng)驗，導(dǎo)致在飛機(jī)制造過程中，缺少互換與替換檢查技術(shù)要求，造成制造工藝對制造工裝及檢測手段缺乏足夠的準(zhǔn)備，進(jìn)而使互換與替換檢查工作無法開展，影響了飛機(jī)的研制周期[2-3]。本文從制造工藝方角度出發(fā)，在HB/Z99.7-1987的基礎(chǔ)上，對飛機(jī)零組件互換與替換檢查技術(shù)的工作流程進(jìn)行詳細(xì)論述，并對針對互換與替換檢查過程出現(xiàn)問題進(jìn)行詳細(xì)分析，給出了作者在飛機(jī)零組件互換與替換檢查工作中的經(jīng)驗與

思考。

1 互換與替換檢查工作流程

從制造角度出發(fā)，飛機(jī)零組件互換與替換檢查的工作流程如圖1所示，主要包括互換與替換項目確定、互換與替換技術(shù)要求確定、互換與替換件圖樣的工藝性審查、工藝容差分配、互換與替換件的工藝準(zhǔn)備等過程。

飛機(jī)零組件互換與替換檢查的各工作流程詳細(xì)分析如下：

1）互換與替換項目確定?；Q與替換項目由產(chǎn)品設(shè)計、用戶代表、制造方共同確定。在飛機(jī)研制初期就需要確定互換與替換項目，以便制造方進(jìn)行工藝準(zhǔn)備，避免后期對生產(chǎn)線進(jìn)行的大量更改。同時，每項互換與替換檢查項目對應(yīng)一個產(chǎn)品圖號。當(dāng)一項對應(yīng)兩個以上圖號時，若其中一個圖號檢查不合格，此項就判斷為不合格。

2）互換與替換技術(shù)要求確定。互換檢查項目確定后，產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)將互換與替換檢查部位、技術(shù)要求納入圖樣或零組件對合驗收的技術(shù)條件。產(chǎn)品設(shè)計人員確定技術(shù)要求時，應(yīng)注意規(guī)定檢查時的產(chǎn)品狀態(tài)，如運(yùn)動翼面對合時機(jī)翼姿態(tài)、機(jī)翼頂起要

求等。

3）互換與替換件圖樣的工藝性審查。由制造方工藝人員對互換與替換項目的圖樣/技術(shù)條件進(jìn)行工藝性審查。重點審查互換與替換件和基準(zhǔn)件之間的容差分配、設(shè)計補(bǔ)償是否合理，能否滿足互換

要求。

4）工藝容差分配。由制造方工藝主管部門對基準(zhǔn)件、互換件、對合3個階段及下級零組件的容差進(jìn)行分配，保證產(chǎn)品的互換與替

換性。

5）互換與替換件的工藝準(zhǔn)備?；Q與替換件工藝準(zhǔn)備時，需要充分考慮基準(zhǔn)件、互換件、對合技術(shù)要求的保證方法及檢測方法。對于互換與替換部位的外形、交點、功能等必須設(shè)置控制方法，并具備相應(yīng)的檢測

手段。

6）編制互換與替換檢查計劃。軍用飛機(jī)應(yīng)在設(shè)計定型后，小批生產(chǎn)階段開始進(jìn)行互換與替換檢查工作，但不要求達(dá)到互換與替換狀態(tài)。工藝部門應(yīng)按此原則并根據(jù)互換原則、生產(chǎn)實際情況編制互換與替換檢查計劃?；Q與替換檢查計劃中應(yīng)包含每項互換項目的檢查實施架次、定期檢查架次等

內(nèi)容。

7）編制互換與替換檢查技術(shù)條件。由制造方對合單位主管工藝部門按互換與替換目錄、設(shè)計圖樣/技術(shù)條件中規(guī)定的互換與替換要求及相關(guān)文件，編制互換與替換檢查技術(shù)條件。互換與替換檢查技術(shù)條件中應(yīng)對基準(zhǔn)件、互換件檢查方法，以及互換與替換檢查比例、交點檢查銷棒規(guī)格等進(jìn)行

規(guī)定。

8）互換與替換預(yù)檢查。制造方檢驗人員對完工產(chǎn)品進(jìn)行預(yù)檢查，將產(chǎn)品調(diào)整至最佳狀態(tài)后，提交互換與替換檢查人員進(jìn)行

檢查。

9）互換與替換檢查?；Q與替換檢查人員依據(jù)產(chǎn)品圖樣/技術(shù)條件、互換與替換檢查技術(shù)條件分別對基準(zhǔn)件、互換與替換件、對合進(jìn)行

檢查。

10）填寫互換與替換檢查報告。由互換與替換檢查人員在互換與替換檢查報告上填寫檢查

結(jié)論。

11）對互換與替換檢查不合格項進(jìn)行處理。由制造方按不合格品處理程序，對檢查不合格項進(jìn)行處理，并制定改進(jìn)

措施。

12）頒發(fā)互換與替換檢查合格證明書。當(dāng)互換與替換檢查合格（換裝檢查一架機(jī)合格，自裝檢查連續(xù)兩架機(jī)合格）后，由制造方工藝主管部門頒發(fā)互換與替換檢查合格證

明書。

13）定期檢查。按互換與替換檢查計劃實施定期檢查工作。

2 互換與替換檢查問題分析與解決方法

2.1 相關(guān)定義

1）合格產(chǎn)品定義。HB/Z99.7-1987規(guī)定，“基準(zhǔn)件和互換件應(yīng)經(jīng)驗收合格”是進(jìn)行互換與替換檢查應(yīng)具備的條件之一，也就是說對和檢查時，基準(zhǔn)件、互換件應(yīng)為合格產(chǎn)品。這里的合格產(chǎn)品指符合設(shè)計數(shù)模/技術(shù)條件要求的產(chǎn)品。但實際生產(chǎn)中，制造人員認(rèn)為用產(chǎn)品符合工裝即為合格產(chǎn)品，即產(chǎn)品架上合格為合格，設(shè)計人員認(rèn)為產(chǎn)品在自由狀態(tài)下合格才算合格，即產(chǎn)品架下合格為合格。例如某飛機(jī)起落架安裝后收放功能存在問題，設(shè)計人員認(rèn)為是機(jī)身起落架交點同軸度不符合要求，而制造人員認(rèn)為起落架交點為機(jī)身裝配定位基準(zhǔn)之一，其同軸度靠工裝保證，只要工裝合格產(chǎn)品即合格。后續(xù)用激光測量儀對機(jī)身起落架交點進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)同軸度不符合圖樣要求。endprint

從理論上分析，產(chǎn)品下架后裝配應(yīng)力釋放，對合尺寸發(fā)生變化，導(dǎo)致產(chǎn)品功能無法保證。制造人員的這種產(chǎn)品合格標(biāo)準(zhǔn)是從模擬量傳遞制造的習(xí)慣而來，顯然已不符合數(shù)字化制造的理念。目前已有研究發(fā)現(xiàn)，以下架后的測量值來驗收產(chǎn)品能有效解決上述問題[4-5]。但實際生產(chǎn)中，某些部位受檢測方法限制而無法實現(xiàn)檢查，如機(jī)翼上的副翼交點，其同軸度既無法用激光測量儀檢查，也無法用同軸度銷棒檢查，這時檢測方法成為需重點解決的

問題。

針對上述問題，解決思路為：（1）能實現(xiàn)架下檢查的盡量架下檢查；（2）對于無法架下檢查的產(chǎn)品，進(jìn)行架上檢查，但檢查方法需考慮產(chǎn)品自重的影響，盡量靠近產(chǎn)品自由狀態(tài)。

2）“轉(zhuǎn)動靈活”的界定。交點架上檢查時，檢查銷需轉(zhuǎn)動靈活。在實際操作中，不同的操作人員對“轉(zhuǎn)動靈活”有不同的理解，沒有一個量化標(biāo)準(zhǔn)。從理論上講，要達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計的同軸度要求，在工裝上檢查時，檢查銷需和插在單孔中轉(zhuǎn)動的效果一樣，這才能達(dá)到“轉(zhuǎn)動靈活”的標(biāo)準(zhǔn)[6]。實際檢查時，交點孔是產(chǎn)品在型架上的定位基準(zhǔn)之一，受產(chǎn)品自重影響，無法達(dá)到理論檢查條件。對于活動件的運(yùn)動靈活性和操縱性，設(shè)計給出了量化標(biāo)準(zhǔn)，如“在擾流板尾緣中點施加一個向上的力F=100N-500N，來檢查對合轉(zhuǎn)動的靈活性，在轉(zhuǎn)動過程中，要求各部件轉(zhuǎn)動靈活，不應(yīng)有異常響聲”。活動部件要求運(yùn)動靈活、操縱靈活，要求高，而固定部件只需使用一般機(jī)械維修工具順利對合，比如施加外力后對合。如果需要在自由狀態(tài)下同軸度達(dá)到設(shè)計要求，則須將裝配應(yīng)力控制在較低的范

圍內(nèi)。

3）數(shù)字化制造環(huán)境下的互換與替換檢查。傳統(tǒng)基于模擬量的制造中，制造數(shù)據(jù)主要通過工裝傳遞，傳遞路徑長，產(chǎn)品精度低、穩(wěn)定性差，進(jìn)行互換與替換檢查是必需的。但在數(shù)字化制造中，互換與替換件、基準(zhǔn)件的物理、功能、結(jié)構(gòu)等方面的要求都很明確，當(dāng)互換與替換件、基準(zhǔn)件均能滿足設(shè)計要求時，互換與替換檢查看起來是對設(shè)計的驗證，大部分部件已沒有必要進(jìn)行檢查。而實際上，隨著互換與替換檢查工作的開展，作者發(fā)現(xiàn)實際制造過程與想象具有一定的差距，生產(chǎn)過程中對數(shù)字化制造的理解還不夠全面，主要存在兩個

問題：

（1）制造過程控制有缺陷。如互換與替換件和基準(zhǔn)件配合處的外形未精確控制、裝配應(yīng)力缺乏控制手

段等。

（2）產(chǎn)品的數(shù)字化檢測手段不夠，不能有效反映產(chǎn)品下架后的并行情況，如封閉區(qū)域的交點同軸度、產(chǎn)品外形等。以上問題均對產(chǎn)品的互換與替換性有較大影響，所以現(xiàn)階段互換與替換檢查還是必要的，但隨著制造過程控制、檢測手段的提高，可以逐步減少互換與替換檢查項目。

2.2 互換與替換檢查方法

1）交點檢查銷棒的規(guī)格確定。交點同軸度架上檢查均使用檢查銷棒，檢查銷棒的直徑應(yīng)考慮工裝制造精度及銷棒的制造精度，交點同軸度架上檢查使用的檢查銷棒規(guī)格計算如公式（1）所示。

以擾流板交點為例，假設(shè)交點孔名義尺寸為φ8mm，設(shè)計要求擾流板兩個交點的同軸度為φ0.3mm，工裝制造精度為精度的1/3，即φ0.1mm，檢查銷的制造精度為f7，則檢查銷的直徑應(yīng)按同軸度檢查的最低標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，即銷直徑為φ7.83 f7。

2）互換與替換檢查方法。在HB/Z99.7-87中，規(guī)定了5種檢查方法，即1：1、1：2、2：1、2：2、2：4（除兩架機(jī)要換裝檢查外，還需左右換裝）。其中，在標(biāo)準(zhǔn)工藝裝備和裝配工藝裝備完善，部件或組件質(zhì)量穩(wěn)定的情況下，推薦采用1：1互換與替換檢查方法。采用此方法檢查時，至少連續(xù)檢查兩架飛機(jī)，其他4種檢查方法可在一架機(jī)上

完成。

5種檢查方法中，1：1互換檢查因無需換裝，是成本最低的一種檢查方法，也是制造部門期望的檢查方法。而其他檢查方法只適用于完全互換項目，且需要具備至少兩架機(jī)的基準(zhǔn)件或互

換件。

假設(shè)第1架機(jī)基準(zhǔn)件為A，互換件為a；第2架機(jī)基準(zhǔn)件為B，互換件為b，則檢查項目如表1

所示。

在產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的情況下，A、a、B、b相當(dāng)于生產(chǎn)線上的隨機(jī)產(chǎn)品，1：2檢查和2：1檢查效果相當(dāng)，如果不考慮生產(chǎn)安排，選擇1：2時檢查方法時得到基準(zhǔn)件質(zhì)量更為穩(wěn)定則，選擇2：1檢查方法時得到互換件質(zhì)量更為穩(wěn)定則。

從互換檢查項目來說，1：1檢查比1：2和2：1檢查項目多，但缺少了“換”的過程，不能直觀地表現(xiàn)產(chǎn)品可以“互換”。也就是說，A+a合格、B+b合格，并不能說明A+b也能合格。但A、B相當(dāng)于在生產(chǎn)線上任意選擇的兩件基準(zhǔn)件，a、b相當(dāng)于生產(chǎn)線上任意選擇的兩件互換件，A+a合格、B+b合格，對于質(zhì)量穩(wěn)定的生產(chǎn)線來說，A+b及B+a也需合格。

3）基準(zhǔn)件、互換件的架上檢查。HB/Z99.7-87中并未規(guī)定基準(zhǔn)件、互換件必須進(jìn)行架上檢查，僅要求互換檢查時基準(zhǔn)件、互換件應(yīng)為合格產(chǎn)品。在互換與替換檢查中，要求基準(zhǔn)件、互換件架上檢查，一是在對合檢查不合格時有利于原因分析，二是有利于定量反應(yīng)生產(chǎn)線產(chǎn)品質(zhì)量，三是保證基準(zhǔn)件、互換件合格的依據(jù)。

3 結(jié)論

針對飛機(jī)制造階段存在的互換與替換檢查問題，分析了飛機(jī)互換與替換檢查的工作流程，說明了互換與替換檢查在飛機(jī)制造中的重要性。進(jìn)一步分析了制造過程常見的互換與替換檢查問題，并給出相應(yīng)的解決措施，為飛機(jī)現(xiàn)場處理互換與替換檢查問題提供了可行的方法，對進(jìn)一步完善飛機(jī)互換與替換檢查標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范基于借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1]呂政偉，譚昌柏，安魯陵，等.基于知識的飛機(jī)制造協(xié)調(diào)路線交互設(shè)計技術(shù)[J].航空制造技術(shù)，2017，523（4）：60-66.

[2]張鳳俠.波音飛機(jī)可互換/可更換制造計劃[J].航空制造技術(shù)，1993（2）：29-32.

[3]張燕.淺議緊固件的替換[J].科技風(fēng)，2014（2）：16.

[4]張鳳俠.波音飛機(jī)互換性的保證[J].航空制造技術(shù)，1992（5）：34-36.

[5]劉忠梁.飛機(jī)裝配互換協(xié)調(diào)性影響因素分析[J].運(yùn)輸機(jī)工程，2000（1）：23-27.

[6]楊先學(xué).民用飛機(jī)輪胎互換性分析[J].科技資訊，2016，14（24）：54-55.endprint