基于飛機(jī)裝配型架設(shè)計(jì)技術(shù)的研究

吳冰

摘? ?要：裝配工裝是保證飛機(jī)產(chǎn)品協(xié)調(diào)互換和幾何參數(shù)的重要工藝裝備，隨著中國航空工業(yè)的蓬勃發(fā)展，新武器裝備不斷涌現(xiàn)，數(shù)字化并行技術(shù)也在不斷地完善和發(fā)展。本文介紹了可以多機(jī)型通用的前機(jī)身總裝型架的設(shè)計(jì)，通過分析前機(jī)身的特點(diǎn)，針對(duì)前機(jī)身各部件裝配的研制，確定了工裝設(shè)計(jì)的方案;該型架設(shè)計(jì)采用了全新的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)成柔性平臺(tái)機(jī)構(gòu)，具有前瞻性地采用框架和定位器全部可拆卸可復(fù)位可替換式連接，不僅滿足定位需求，還可滿足多產(chǎn)品可換性使用，實(shí)現(xiàn)一工裝多機(jī)型，大大減少了工裝數(shù)量，節(jié)約了占地空間和工裝設(shè)計(jì)制造成本。

關(guān)鍵詞：航空制造? 裝配型架? 柔性平臺(tái)? 滑軌結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：V262.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）03（b）-0002-02

1? 目標(biāo)產(chǎn)品特點(diǎn)分析

分析需進(jìn)行裝配的系列化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，包括產(chǎn)品外廓尺寸，產(chǎn)品主體結(jié)構(gòu)，從而獲取產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)模型、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)特征和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，根據(jù)裝配協(xié)調(diào)方法與裝配準(zhǔn)確度要求，確定系列化裝配產(chǎn)品之間的裝配基準(zhǔn)和協(xié)調(diào)關(guān)系。

產(chǎn)品主體結(jié)構(gòu)包含各框段，設(shè)備艙壁板，邊條，艙門支臂，整流罩，大梁等組合件與零件，主要工作量集中在各框段處，需定位零組件較多，壁板、邊條為已裝配成型的組件，需外形來定位邊條組件，對(duì)其余零散件工裝結(jié)構(gòu)需滿足定位并夾緊。

2? 裝配設(shè)計(jì)方案

2.1 產(chǎn)品裝配基準(zhǔn)

以產(chǎn)品外形為基準(zhǔn)，多部件對(duì)合、部件K孔及耳片孔相結(jié)合的定位方式，完成產(chǎn)品裝配。骨架零件的定位基準(zhǔn)主要以K孔、交點(diǎn)孔和軸線面為定位基準(zhǔn)，在裝配關(guān)系較復(fù)雜時(shí)，則采用零件外形和裝配孔或接合面定位。

2.2 產(chǎn)品在工裝中的放置狀態(tài)

根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的分析，主要設(shè)計(jì)工作量集中在框段兩側(cè)以及產(chǎn)品下方，為了使定位器布置方便，工裝結(jié)構(gòu)布置合理，故選擇產(chǎn)品在工裝中的放置狀態(tài)與飛機(jī)的飛行狀態(tài)一致，為水平放置形式，工裝的定位器主要布置在產(chǎn)品的兩側(cè)、產(chǎn)品下方及產(chǎn)品框段處。

2.3 產(chǎn)品的下架方式

根據(jù)產(chǎn)品的放置形式以及工裝的布置方案，產(chǎn)品的下架方式采用上出架。

3? 裝配工裝的設(shè)計(jì)

由于產(chǎn)品整體長(zhǎng)度長(zhǎng)，且需要定位的零組件多，下面主要側(cè)重分析產(chǎn)品主要零組件定位器的設(shè)計(jì)與布置。

3.1 主要零部件在工裝上的定位

3.1.1 框段的定位

采用已裝配好框段工裝的定位基準(zhǔn)，以座艙底板為定位基準(zhǔn)，框定位平板輔助定位。定位模塊主要用定位平板定位框平面，3個(gè)K孔定位首框，增加鉤型螺栓拉緊。為了方便產(chǎn)品上下架的吊運(yùn)，該定位平板下方連接設(shè)計(jì)成V形塊與活節(jié)螺栓的連接方式與框架相連，并在定位平板首框模板背面安裝起吊梁。座艙地板處模塊設(shè)置兩處螺旋定位器及夾緊定位器，用于定位2處K孔，兩個(gè)定位模塊下方共設(shè)置3處外形托板，用來輔助定位，定位產(chǎn)品外形。末框梁探出長(zhǎng)度較長(zhǎng)，由于結(jié)構(gòu)單薄，設(shè)計(jì)保形框結(jié)構(gòu)，來保證該部分吊運(yùn)到工裝上時(shí)不會(huì)變形。

3.1.2 末框以及末框處起落架倉交點(diǎn)

末框處定位平板主要定位末框的框平面以及末框的兩側(cè)端面，該處定位器設(shè)計(jì)成定位擋板定位末框平面，并在擋板上設(shè)置兩端擋塊，將其設(shè)計(jì)成一處貼緊，一處留有余量，保證末框能夠順利安裝;末框定位后，定位末框處前起落架軸承支座，該定位件為散件，且該交點(diǎn)要求定位精確，所以需要將該處定位器設(shè)計(jì)成有端面限位的工藝軸，深入產(chǎn)品的軸端可以收回，并可以將定位器整體下降，保證產(chǎn)品順利下架。其中螺紋定位銷可將軸承支座定位并壓緊在定位端面上，可伸縮銷體利用長(zhǎng)圓孔將銷體縮回保證產(chǎn)品下架，兩個(gè)光面導(dǎo)桿則起到了產(chǎn)品升降的導(dǎo)向作用，保證了該定位軸升降后還能保持其定位準(zhǔn)確性。

3.1.3 后設(shè)備艙左右側(cè)壁板

由于左右側(cè)壁板包含左右垂直壁板以及兩者之間連接的隔框段，所以用左右垂直壁板的箱口定位航向方向，控制航向的定位器設(shè)計(jì)為在箱口一側(cè)擋住限位，另一側(cè)設(shè)計(jì)為可壓緊結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)壓緊面粘有橡膠墊，并有0.5mm的壓緊量，在垂直壁板上設(shè)置兩道豎形擋板，定位左右側(cè)壁板的左右位置，將其設(shè)計(jì)成可拆結(jié)構(gòu)，用兩個(gè)夾緊定位器將擋板定位夾緊，在裝配左右邊條時(shí)，豎形卡板可拆下。

3.1.4 左右邊條的定位

左右邊條為已裝配好的組件，只需靠其外形定位，在邊條位置設(shè)置兩處外形卡板，外形卡板可以打開并推進(jìn)，于是，將其設(shè)計(jì)成“剪刀”結(jié)構(gòu)，外形板設(shè)計(jì)成上翼面和下翼面兩塊小卡板，固定在一個(gè)支座上，外形板由插銷和銷軸定位，將插銷拔下時(shí)，外形卡板可繞銷軸打開，使其不影響下架，外形卡板設(shè)計(jì)摳出把手，使其方便打開，連接支座的支架上設(shè)計(jì)滑軌結(jié)構(gòu)，使外形卡板可以在推進(jìn)方向上運(yùn)動(dòng)。

4? 結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

目前，現(xiàn)存部分舊式裝配工裝，其機(jī)型的針對(duì)性強(qiáng)，往往同一系列產(chǎn)品不同機(jī)型的衍生下，又會(huì)出現(xiàn)功能性類似的裝配工裝。為達(dá)到高效、精準(zhǔn)、節(jié)約成本的生產(chǎn)目的，并結(jié)合在制和在研產(chǎn)品特點(diǎn)，在此次設(shè)計(jì)中完全打破傳統(tǒng)思維，采用全新的互換性快速設(shè)計(jì)理念，在滿足裝配生產(chǎn)定位要求的前提下，實(shí)現(xiàn)工裝可換性，達(dá)到一工裝適合多機(jī)型裝配生產(chǎn)的目的，大大減少了同系列產(chǎn)品的工裝數(shù)量，節(jié)約了占地空間和工裝制造成本。

通過對(duì)產(chǎn)品系列裝配型架的研究，分析機(jī)型通用化，柔性化的可行性，并且結(jié)合產(chǎn)品體積大、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、定位的結(jié)構(gòu)件多等特點(diǎn)，將工裝設(shè)計(jì)成多自由度可協(xié)調(diào)的地面支撐平臺(tái)，將定位器分布在可互換的模塊式結(jié)構(gòu)上，使其成為具有快速轉(zhuǎn)換調(diào)整特點(diǎn)的模塊化組合柔性共用平臺(tái)，最終實(shí)現(xiàn)此類平臺(tái)在不需要主體構(gòu)件調(diào)整或改動(dòng)前提下，可以通過轉(zhuǎn)換、移動(dòng)、調(diào)整產(chǎn)品定位或支撐部件來完成不同機(jī)型裝配工作的目的。

為實(shí)現(xiàn)系列化產(chǎn)品操作簡(jiǎn)潔化，各型號(hào)實(shí)現(xiàn)通用化及吊裝安全，并方便工人操作，需要設(shè)計(jì)多種機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)位置轉(zhuǎn)換功能，主要可調(diào)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下。

4.1 底部基礎(chǔ)平臺(tái)

底部基礎(chǔ)平臺(tái)底部為3塊平臺(tái)模塊拼接而成，平臺(tái)底部用可調(diào)地腳調(diào)平?；A(chǔ)平臺(tái)上面鋪設(shè)總長(zhǎng)12000mm重載導(dǎo)軌，使平臺(tái)沿X方向可調(diào)，在基礎(chǔ)平臺(tái)上，沿導(dǎo)軌平行側(cè)設(shè)計(jì)精制孔，間距200mm，并設(shè)計(jì)定位板，可孔對(duì)孔連接在任意兩個(gè)精制孔上，定位板上均布5個(gè)長(zhǎng)圓孔，使其能在Z方向上放開，這些長(zhǎng)圓孔為導(dǎo)軌上模塊的限位。

4.2 小平臺(tái)

小平臺(tái)分布在底部基礎(chǔ)平臺(tái)的重載導(dǎo)軌上，每個(gè)小平臺(tái)上鋪設(shè)兩道導(dǎo)軌，使小平臺(tái)上方的調(diào)整立柱可沿Z方向調(diào)節(jié)，并設(shè)計(jì)帶有等距限位孔的限位角座來進(jìn)行限位，每個(gè)小平臺(tái)上安裝一對(duì)調(diào)整支座，每?jī)蓚€(gè)小平臺(tái)為用正反螺紋桿連接，用于調(diào)節(jié)兩個(gè)小平臺(tái)之間的距離。

4.3 可調(diào)立柱

可調(diào)立柱用舉升機(jī)構(gòu)進(jìn)行升降，實(shí)現(xiàn)立柱上方的定位模塊在Y方向的可調(diào)，舉升機(jī)的升降轉(zhuǎn)軸處設(shè)置有等距限位孔的手輪，通過轉(zhuǎn)動(dòng)手輪改換限位孔來對(duì)可調(diào)立柱進(jìn)行上下方向的微調(diào);立柱的頂桿設(shè)計(jì)為光面球頭狀，而連接在上方定位模塊的接頭設(shè)計(jì)為有光面球形凹槽的杯狀接頭，可用螺紋備緊，頂桿與杯型接頭對(duì)接實(shí)現(xiàn)柔性框架與定位器間的結(jié)合與分離。

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