飞机装配-装配型架的设计

第八章装配型架的设计康永刚2主要内容8.1装配型架的功用及技术要求8.2装配型架设计的一般问题8.3装配型架的种类8.4装配型架的构造3第八章装配型架的设计§8.1装配型架的功用及技术要求飞机装配——零件数量多，形状复杂，刚度低，相互关系复杂，准确度要求高——需要以外加辅助约束提供支撑，维持准确形状，保证准确的相互位置，达到装配准确度要求所以需要装配夹具——型架（具有支撑、定位、夹紧功能）（尺寸大小）——工艺装备主要类型型架分为：装配型架、对合型架、精加工型架、检验型架。装配型架：铆接、胶接、焊接装配型架（按装配对象分）。4第八章装配型架的设计§8.1装配型架的功用及技术要求型架结构组成：骨架——型架的基础，固定和支撑其它元件，保证各元件空间位置准确，应有足够的刚度定位件——主要功能元件，保证工件准确位置，定位准确可靠，相互协调，使用方便夹紧件——固定工件的加力元件，装夹迅速可靠，方便，不损伤工件（定位夹紧件）辅助设备——托架、工作梯、起重吊挂等5第八章装配型架的设计§8.1装配型架的功用及技术要求6第八章装配型架的设计§8.1装配型架的功用及技术要求型架功用：1保证产品准确度和互换性——保证工件定位准确、保持其正确形状和一定的工艺刚度（一定过定位），限制连接变形，满足装配后产品准确度和互换、协调要求。2改善劳动条件，提高装配工作效率，降低成本对型架要求：足够的刚度，高准确度，可靠的定位和夹紧，提供需要的辅助1定位件位置准确度高2提高装配工作效率，空间开敞3结构简单，标准化使用性、协调性、稳定性、安全性、先进性、经济性7第八章装配型架的设计§8.1装配型架的功用及技术要求对型架要求：1定位件位置准确度高•定位件误差:正确选择定位件结构和配合精度•定位件在骨架上的安装误差：正确安装方法•骨架在工作载荷下的扰度：足够刚度而不笨重•使用中造成型架准确度不稳定因素：振动、冲击、焊接热应力、变形、地基下沉（规范标准中规定地基要求和定检时间）（温度，大飞机机翼为例）8第八章装配型架的设计§8.1装配型架的功用及技术要求对型架要求：提高装配工作效率•工作在型架上的位置•使型架尽可能开敞作为设计人员须满足生产现场和工艺人员设计要求9第八章装配型架的设计复习：§8.1装配型架的功用及技术要求型架结构组成：骨架、定位件、夹紧件、辅助设备型架功用：1保证产品准确度和互换性——保证工件定位准确、保持其正确形状和一定的工艺刚度（一定过定位），限制连接变形，满足装配后产品准确度和互换、协调要求。2改善劳动条件，提高装配工作效率，降低成本对型架要求：足够的刚度，高准确度，可靠的定位和夹紧，提供需要的辅助1定位件位置准确度高（定位件理论误差、定位件在型架上的安装误差、型架本身在工作载荷下的挠度变形、造成型架不稳定的其他因素）2提高装配工作效率，空间开敞3结构简单，标准化10第八章装配型架的设计§8.2装配型架设计的一般问题原始资料—内容和步骤—基准的选择—装配对象的放置状态—选择工件的定位---出架方式—温度—型架基础一、原始资料；•型架设计任务单：型架功用、数量、与其它型架的关系。（工装申请单）•装配件的结构图纸与技术条件：熟悉产品结构特点和装配精度、协调互换。（MBD数模）•产品装配方案或指令性工艺规程和工艺装配协调图表(零件、装配件的供应状态和先后顺序，产品的装配工艺过程，零件-装配和标准工艺装备之间的制造关系、从属和协调关系，使得零件、组件、部件制造依据达到完整、正确、协调、统一)•型架设计技术条件型架内需要完成的主要工作，装配零件及装配件的定位基准制造依据和安装方法装配对象在型架中的放置状态、型架骨架结构形式等原则性意见出架方式和方向，出架用设备。辅助设备要求•型架元件及结构的标准化资料（规范与标准、手册及相关资料）新制1修改备份其他序号零件名称零件图号数量材料下料尺寸重量（Kg）估计用时实用工时材料规格制造成本1145＃φ21总计工装申请单工作令：X101117-1QR07514-1XDQZ申请人员使用部门工装名称工装类别/数量申请日期工装图号工装负责人验收结论验收人员审批人员设计人员11第八章装配型架的设计§8.2装配型架设计的一般问题二、型架设计的内容和步骤；•拟定型架设计方案•绘制工作总图•绘制零件图•基于MBD数模—实例检索—修改---新型架（计算机辅助设计、实例库）拟定型架设计方案相关内容：型架设计基准装配对象在型架中的放置状态工件定位基准，形位、尺寸公差工件出架方式型架安装方式型架结构形式骨架刚度验算型架支承与地基估算温度对型架准确度的影响12第八章装配型架的设计§8.2装配型架设计的一般问题三、型架设计基准选择（确定型架上各个零件和装配件的相对位置，确定工作尺寸和检验工件尺寸方便）1.相邻部件的装配型架：以飞机部件的设计基准作为成套装配型架和标工的设计基准，选择同一设计基准轴线，避免复杂计算和误差累积，便于测量检验如：中翼-外翼-副翼-襟翼装配型架，机身壁板-加强框-总装配（弦平面、前梁轴线、前缘线、后梁轴线，飞机轴线、对称轴线）2.型架设计基准：力求简化尺寸计算，以便制造、检验（大梁的装配）；与安装方法相适应。四、装配对象在型架中的放置状态有利的工作姿态下进行工作大型框类、圆形结构（机身隔框、机头罩）：转动式夹具；大型板件：立放机身零件：与飞机飞行状态一致翼面类零件：垂直放置13第八章装配型架的设计§8.2装配型架设计的一般问题五、选择工件定位基准（装配对象在型架内位置的零件或装配件的表面）、定位件形式及其布置六定位原则xyzFz——Uz,Mx,MyFy——Uy,MzFx——Ux14第八章装配型架的设计§8.2装配型架设计的一般问题五、选择工件定位基准、定位件形式及其布置飞机装配——在型架中经常采用过定位“N–2-1”定位原理低刚度件——过定位，超6点定位15第八章装配型架的设计§8.2装配型架设计的一般问题六、出架方式（大型工件）工件出架安全、节省厂房，简化搬运。•从型架上方出架，考虑吊车•纵向出架•侧向出架和驾车式型架（重工件）16第八章装配型架的设计一、不同材料在不同温度下形成的尺寸误差由于飞机结构材料与型架热膨胀系数不同而产生的：尺寸的热膨胀协调误差。铝和钢件10m，温度变化10℃下长度差1.2mm，大飞机及A380翼展超过50m。二、地坪热膨胀系数（≈0）及其对型架准确度的影响不与地坪相固定的整体式骨架α钢；与地坪相固定的型架：α地组合式型架较复杂α型≠α地温度变化对型架准确度的影响§8.2装配型架设计的一般问题021210()()LLttLt17第八章装配型架的设计三、减少热膨胀协调误差的方法设计补偿：设置补偿件、留热膨胀间隙工艺补偿：留加工余量、尺寸修正•工艺装备采用与产品相同材料•采用可移动定位件•型架采用整体底座：避免地坪热膨胀系数影响。温度变化对型架准确度的影响型架基础设计地基沉降：刚性型架不能调整，标定困难，对地基沉降敏感。地坪强度计算：地坪受力表面压缩，下表面受拉伸，拉伸应力达到地坪混凝土抗拉强度，即破坏。可提高混凝土高度、标号、增大型架支点底面积。§8.2装配型架设计的一般问题18第八章装配型架的设计一、型架结构的简化1.正确选择工艺划分和装配顺序：简化型架构造（中央翼盒和外翼对接面精加工、大十字架装配）2.用工艺孔定位代替外形定位：型架结构开敞，简化部件总装型架3.用内型板代替外形卡板,内型板是指固定在型架上的定位件、假框、假肋。4.采用工艺接头5.用分散式骨架代替组合式骨架6.以先装工件定位后装工件（前襟翼大梁立筋定位钣金肋）7.骨架元件的合理布局（型架刚度、出架方式、分散式骨架）二、装配型架元件标准化可缩短生产准备；可降低型架成本；提高了设计质量型架结构的简化及元件的标准化§8.2装配型架设计的一般问题19第八章装配型架的设计型架设计的发展快速化变型设计、模块化设计、基于实例和知识的智能设计、基于MBD的全三维设计；采用有限元方法分析型架结构受力、温度场作用下的影响20第八章装配型架的设计§8.3装配型架的构造---型架结构分解、分解设计过程骨架、定位件、夹紧件、辅助装置等21第八章装配型架的设计骨架：型架的基体，用以固定和支撑定位件、夹紧件等其他元件，保持各元件空间位置的准确性和稳定性。骨架要有足够的刚度。•框架式——工件尺寸不大(图8-13、图8-14）•组合式——大型工件，底座、立柱、支臂、梁组成规格化、标准化程度高。但元件尺寸大•分散式——取消整体骨架，要求地基稳固，适合于大尺寸（图8-21）•整体底座式（多支点可调支撑）：降低对地基的要求（图8-22）§8.3装配型架的构造22第八章装配型架的设计§8.3装配型架的构造---型架结构分解、分解设计过程1、骨架槽钢、钢管焊接而成，多用于平面组合件等。抗扭效果差，四点支撑下不均匀的支撑力或地基沉降将导致变形，可以采用三点支撑（变形小但不稳定）加两点辅助支撑（提高稳定性）23第八章装配型架的设计§8.3装配型架的构造---型架结构分解、分解设计过程1、骨架24第八章装配型架的设计§8.3装配型架的构造---型架结构分解、分解设计过程1、骨架大型工件，底座、立柱、支臂、梁组成规格化、标准化程度高。元件尺寸大，采用铸铁，并加工。25第八章装配型架的设计§8.3装配型架的构造---型架结构分解、分解设计过程1、骨架不设整体骨架，各个定位夹紧件固定在以车间地基为基础的分散的金属骨架上。地基与工件热膨胀系数差值大。26第八章装配型架的设计整体底座式（多支点可调支撑）降低了对地基的要求，浮动结构可搬移，底座采用铝与工件热膨胀基本一致，缺点是费料。§8.3装配型架的构造---型架结构分解、分解设计过程1、骨架27第八章装配型架的设计目前采用简化计算和计算机软件数值计算相结合的方法一、组合式型架骨架的刚度验算•纵梁假设为双简支梁，当考虑纵梁受扭时，简化为双固支梁•标准立柱的截面计算受力形式、立柱截面大小、力的大小二、构架刚度计算三、有限元法计算型架的刚度§8.3装配型架的构造---型架结构分解、分解设计过程1、骨架28第八章装配型架的设计定位件和夹紧件：保证所定位的工件处于正确、可靠的位置，并把它们夹紧在这个位置上。一、型材零件的定位夹紧件（图8-31）适用于带弯边的隔框、翼肋、梁、长桁的钣金零件二、外形定位件及夹紧件确定飞机气动力外形的定位件。分为：卡板、内型板和包络式定位板2、型架定位件和夹紧件§8.3装配型架的构造---型架结构分解、分解设计过程三、接头定位器、型架平板及工艺接头定位器29第八章装配型架的设计§8.3装配型架的构造---型架结构分解、分解设计过程2、型架定位件和夹紧件一、型材零件的定位夹紧件腹板面、端面和定位孔插槽式结构、定位腹板面和端面30第八章装配型架的设计§8.3装配型架的构造---型架结构分解、分解设计过程2、型架定位件和夹紧件二、外形定位件及夹紧件卡板：本体结构，端头，吊挂和平衡配重，内卡板、外卡板分类卡板外卡板半卡板内卡板活动卡板内型卡板包络板型架平板31第八章装配型架的设计卡板的工作方式以骨架定位：卡板可定位骨架外形、采用橡皮筋夹紧工件。蒙皮外形定位：1使用内外卡板时，内卡板上使用橡皮垫或螺旋式夹紧件。2无内卡板时，在卡板侧面装上角片，用工艺螺栓把蒙皮夹紧。3用临时装上的螺旋式顶杆从蒙皮内部顶紧。§8.3装配型架的构造---型架结构分解、分解设计过程2、型架定位件和夹紧件二、外形定位件及夹紧件卡板：本体结构，端头，吊挂和平衡配重，内卡板、外卡板32半卡板卡板：卡板本体和卡板端头组成外卡板第八章装配型架的设计§8.3装配型架的构造---型架结构分解、分解设计过程2、型架定位件和夹紧件33第八章装配型架的设计带蒙皮夹紧装置的卡板1-机身隔框；2-补偿片；3-蒙皮；4-工艺螺栓；5-卡板§8.3装配型架的构造---型架结构分解、分解设计过程2、型架定位件和夹紧件二、外形定位件及夹紧件34第八章装配型架的设计§8.3装配型架的构造---型架结构分解、分解设计过程2、型架定位件和