第四章-飞机的装配过程和装配方法

现代飞机装配技术飞机的装配过程和装配方法2/144飞机的装配过程和装配方法1飞机结构的分解2装配准确度3装配定位方法4装配基准5装配工艺设计6数字化装配工艺设计3/1441飞机结构的分解飞机总装方案部件装配方案段件部装方案板件、组合件部装方案设计分离面协调方案工艺分离面工艺分离面零件制造方案工艺分离面飞机部件段件板件、组合件零件装配装配装配对接容差分配装配方案工装设计工装制造装配设备选择/设计4/144飞机前机身后机身机翼襟翼副翼水平尾翼垂直安定面起落架前缘段中段后段上壁板下壁板桁条蒙皮部件段件板件组合件•为了满足飞机的使用、维护以及生产工艺上的要求，整架飞机的机体可分解成许多大小不同的装配单元1飞机结构的分解5/144•飞机结构的可划分性首先取决于结构设计，即飞机结构上是否存在相应的分离面，•而且划分出来的装配件，必须具有一定的工艺刚度。这是在飞机结构设计过程中应全面、周密考虑的主要问题之一，使所设计的飞机不仅能满足构造和使用上的要求，还必须同时满足生产工艺上的要求。6/144•飞机机体结构划分成许多装配单元后，两相邻装配单元间的对接结合处就形成了分离面。一般可分为两类：–1）设计分离面–2）工艺分离面7/1441.1设计分离面•设计分离面是根据构造上和使用上的要求而确定的。–如飞机的机翼，为便于运输和更换，需设计成独立的部件；–如襟、副翼或舵面，需在机翼或安定面上作相对运动，也应把它们划分为独立的部件；–又如歼击机机身后部装有发动机，为便于维修、更换，就把机身分成前、后机身两个部件。•设计分离面都采用可卸连接（如螺栓连接、铰链接合等），而且一般要求它们具有互换性。8/1441－雷达天线罩2－乘员(救生)舱3－中机身前段4－变后掠翼枢轴区5－中机身后段6－垂直安定面7－水平安定面8－后机身9－吊舱10－外翼11－机翼贯串部分12－前机身13－低空飞行操纵舵飞机的机翼，为便于运输和更换，需设计成独立的部件机身后部装有发动机，为便于维修、更换，就把机身分成前、中、后机身多个部件9/1441.2工艺分离面•工艺分离面是由于生产上的需要。为了合理地满足工艺过程的要求，按部件进行工艺分解而划分出来的分离面。–由部件划分成的段件；–以及由部件、段件再进一步划分出来的板件和组合件，这些都是工艺分离面。•工艺分离面之间一般都采用不可卸连接，如铆接、胶接、焊接等，装配成部件后．这些分离面就消失了。10/144l-翼肋；2-前缘翼肋；3-机翼前缘；4-机翼前梁；5-机翼中段上、下壁板；6-机翼后梁；7-机翼中段；8-机翼后部；9-翼尖；10-机翼后部上、下壁板；11-机翼后部纵墙；12-副翼；13-副翼调整片；14-襟翼；15-翼肋后段；16-翼肋中段机翼划分成段件和板件示意图11/1441-侧板件；2-中段大粱；3-隔框；4-机身后段；5-板件；6-机身中段；7-板件机身各段划分成段件和板件示意图12/144•工艺分离面的划分有显著的技术经济效果。•部件划分为段件后：–增加了平行装配面，可缩短装配周期–减少了复杂的部件装配型架数量–改善了装配工作的开敞性，提高装配质量•部件、段件进一步划分为板件后：–为提高装配工作的机械化和自动化程度创造了条件–有利于提高连接质量13/1441.3工艺分离面的划分考虑的装配原则•工艺分离面的划分需要考虑两种装配原则，即装配工作的集中与分散：•分散装配原则–如果一个部件的装配工作在较多的工作地点和工艺装备上进行，即为分散装配原则•集中装配原则–如装配工作集中在少数工作地、在少量的工艺装备上进行，这就是集中装配原则。14/144•采用分散装配原则的效果主要是：–增加平行工作地，装配工作可分散进行，扩大了工作面；–结构开敞可达性好，改善了装配劳动条件，并有利于装配连接工作的机械化和自动化。–从而能提高劳动生产率，缩短部件装配周期，也有利于提高装配质量。–一般用于批量生产•集中装配原则的主要优点是：–需要的专用装配工艺装备较少，协调关系比较简单。因此可使生产准备周期缩短，也可减少工艺装备的费用。–一般用于试制和产量不大时15/144•工艺分离面的选取原则•选取工艺分离面时应结合生产性质(试制、小批生产或大批生产)、年产量、生产周期、成本等因素进行综合技术经济分析。•(1)研制试制批采用相对集中的装配方案，适当地选取工艺分离面，主要满足生产准备周期和装配周期的要求，主要考虑以下原则：–①为了缩短大型部件或分部件总装的装配周期，能分出的装配单元尽量分出。–②对于较小的部件或分部件，装配单元的划分除考虑工艺通路外，应使总装周期不超过大型部件的总装周期。–③壁板尽量能划分出来，单独进行装配。–④划分出来的装配单元应具有必要的工艺刚性。–⑤考虑型架的复杂程度。分散装配若能使型架结构简化，制造费用和周期合适时，应划分出来。–⑥特殊装配环境要求和特殊试验要求的装配单元应尽量划分出来。16/144•工艺分离面的选取原则（续）•(2)批生产时采用分散的装配方案，其分散程度取决于产量大小。批生产时工艺分离面的选取应考虑以下原则：–①工艺分离面的划分只要有利于提高劳动生产率或保证产品质量，就应尽量多采用分散装配。–②便于提高钻孔、制窝、连接的机械化程度。–③使部件总装架内的装配周期缩短到最低限度。–④便于建立装配流水线。17/144•对工艺分离面的设计要求•工艺分离面的划分取决于飞机结构的可能性。因此，飞机结构设计阶段就应考虑满足批生产要求的飞机结构工艺分解的可能性。为了满足工艺上的需要，在对图样进行工艺性审查时，对工艺分解应遵循以下原则：•(1)尽量减少装配周期长的总装架内工作量，如部件总装、分部件总装等。尽可能多的形成大型组件，避免以散件形式进入部件总装。•(2)结构设计中尽量壁板化，以便采用机械化、自动化连接技术，提高劳动生产率，缩短装配周期。•(3)工艺分离面上的协调部位应尽可能的少。对于有协调要求的必须有相应的措施，如设计补偿、工艺补偿或者采用工装保证。•(4)工艺分离面上结构件之间的装配关系应采用对接形式或搭接形式，避免采用插装。18/144•对工艺分离面的设计要求(续）•(5)工艺分离面上结构连接应有充分的施工通路。在可能情况下，装配顺序应是自内向外。•(6)不同装配特点(环境条件、试验条件、连接形式、工艺特点)的装配件应通过工艺分离面或设计分离面单独划出。如机身的气密部分、复合材料、蜂窝件、胶接件等。•(7)工艺分离面的划分使各个装配工作站的装配周期基本平衡。19/144•飞机装配好以后应达到规定的各项性能指标，其中包括飞机的空气动力性能、飞机的各种操纵性能、飞机结构的强度和耐久性能等各项指标。•飞机装配准确度对飞机各性能均有直接影响。–飞机外形准确度直接影响空气动力性能。由于飞机结构特点（薄壁结构，零件多、尺寸大、刚度小），外形准确度很大程度上取决于飞机装配准确度。–飞机操纵系统的安装准确度直接影响飞机各项操纵性能。–飞机装配的结构连接质量，零件制造和装配产生的残余应力影响结构的强度和疲劳寿命。–飞机装配准确度还影响产品的互换性。•为保证飞机产品质量，飞机装配准确度主要有以下要求：2装配准确度20/144①部件气动力外形准确度②部件内部组合件和零件的位置准确度③部件之间接头配合的准确度④部件间相对位置的准确度⑤其它准确度要求21/1442.1部件气动力外形准确度•飞机外形准确度：飞机装配后实际外形偏离设计给定的理论外形的程度。•飞机外形波纹度要求：外形波纹度误差是两相邻波峰波谷的高度差H和波长L的比值。超音速歼击机外形准确度要求•外形表面平滑度：表面局部凸起和凹陷，包括铆钉、螺钉、焊点处的局部凸凹缺陷，蒙皮口盖对缝间隙和阶差等。通常顺气流和垂直气流方向的偏差有不同要求。Lh221nnnyyyh22/14423/144蒙皮24/14425/14426/144部件对接处蒙皮对逢间隙及阶差的偏差a为部件蒙皮对缝基本间隙，h蒙皮对缝基本阶差27/14428/144对基准轴线的位置要求（大梁轴线、翼肋轴线、隔框轴线、长桁轴线等的实际装配位置相对于理论轴线的位置偏差），即框、肋、梁、长桁装配位置要求。一般规定梁轴线允许的位置误差和不平度不超过±0.5～1.0mm，普通肋轴线的位置误差是±1～2mm，长桁位置误差在±2.0mm以内2.2部件内部组合件和零件的位置准确度29/144叉耳式接头配合要求：•孔与螺栓之间为H8/h7或H9/f9•在叉耳宽度方向上，间隙一般为0.2~1.0mm或间隙配合围框接头配合要求：•孔与螺栓配合间隙0.1~0.25mm•接头对接面允许局部存在0.1~0.2mm的间隙，但接触面积之和为总面积的70%以上2.3部件之间接头配合的准确度结构件间配合准确度不可卸零件间配合要求零件贴合面之间的间隙偏差30/144表示机翼、尾翼相对于机身的位置准确度参数是上反角（或下反角）、安装角和后掠角以及对称性偏差。一般将其允差值换算成线性尺寸在飞机水平测量时检验。操纵面位置要求：操纵面相对定翼面外形阶差、剪刀差、缝隙间隙偏差，通常称为操纵面吻合性要求。2.4部件间相对位置的准确度31/14432/14433/14434/14435/14436/144•部件功能性准确度–重量、重心、重量平衡、清洁度、密封性、接触电阻、表面保护、操纵性等产品图样和设计技术条件所规定的装配技术要求2.5其它准确度要求37/1442.6影响装配准确度的误差•与定位方法无关的误差–由于连接引起的误差–由于车间温度变化引起的变形误差•与定位方法有关的误差–零件、组合件的制造误差–装配夹具误差–工件和装配夹具之间的协调误差•Δ装配=F（Δ零件，Δ夹具，Δ定位，Δ变形）38/144•按误差性质分：系统误差和随机误差•系统误差：按一定规律重复出现的误差，常值或按一定规律变化的确定值。–例如装配夹具误差。对于某一确定的装配夹具，所有在此夹具上装配的部件，这个环节误差是常数值。–进一步，装配夹具的误差随温度变化有确定的函数关系。•随机误差：许多未知细小因素综合而成，在一定范围内大小不确定，其概率分布符合一定的统计规律。同样工件，使用同样的工艺、工装和设备，也不能做出完全相同的工件。•二者界限不是绝对的，可以互相转化。39/1443装配定位方法•装配定位、夹紧、连接•在装配过程中，首先要确定零件、组合件、板件、段件之间的相对位置，这就是装配定位。•在装配工作中，对定位的要求是：–1）保证定位符合飞机图纸和技术条件中所规定的准确度要求；–2）定位和固定要操作简单可靠；–3）所用的工艺装备简单，制造费用低。•常用方法：按划线定位；按基准件定位；按装配夹具（型架）定位；按装配孔定位40/1443.1划线定位41/14442/144•在飞机上我们对划线工具有要求，对零件表面保护层有破坏的划线工具及对飞机材料有影响的划线工具不能使用。–例如:如果用含碳的笔在钛合金材料的工件上划线，活性碳会渗透到工件内，而我们的钛合金材料的工件一般安装在高温受热地方，如果活性碳与工件结合就会造成工件受热不均匀而使材料开裂，所以在飞机上划线工具有要求。–不能使用划线工具有：金属材料的划线工具（金属划针、圆珠笔等），对材料有影响的划线工具（铅笔、含碳的划线工具等）；•常用的划线工具有：石蜡笔、特种金属工具笔(不反光)、无碳水笔。•对于划线痕迹的去除我们经常使用的清洁剂为：异丙醇43/1443.2基准件定位•按基准工件（或先装工件）定位后装工件。•特点：是一般机械制造中基本的装配定位方法，其定位准确度取决于工件的刚度和加工准确度。•适用：刚度比较大的工件，在飞机装配中，由于工件刚性差，构造复杂，此法常作为辅助的定位方法。按角片确定框的纵向位置例如：•按长桁上巳装的角片确定框、肋的纵向（展向）位置；或者利用框、肋上的缺口弯边，确定桁条的位置。•还有当工件在装配过程中获得较大的刚度以后，则后装零件可以按该工件定位，如按装配完成的骨架定位蒙皮等44/144•对基准件的要求–1)用作基准件的零件或结构件必须有较好的刚性，即在自重的作用下能保持自身的形状和尺寸。