基于飞机装配型架设计技术的研究
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作者:吴冰
摘 要：装配工装是保证飞机产品协调互换和几何参数的重要工艺装备，随着中国航空工业的蓬勃发展，新武器装备不断涌现，数字化并行技术也在不断地完善和发展。本文介绍了可以多机型通用的前机身总装型架的设计，通过分析前机身的特点，针对前机身各部件装配的研制，确定了工装设计的方案;该型架设计采用了全新的设计理念，设计成柔性平台机构，具有前瞻性地采用框架和定位器全部可拆卸可复位可替换式连接，不仅满足定位需求，还可满足多产品可换性使用，实现一工装多机型，大大减少了工装数量，节约了占地空间和工装设计制造成本。
关键词：航空制造 装配型架 柔性平台 滑轨结构
中图分类号：V262.4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2020）03（b）-0002-02
1 目标产品特点分析
分析需进行装配的系列化产品的结构特点，包括产品外廓尺寸，产品主体结构，从而获取产品设计结构模型、设计结构特征和设计基准，根据装配协调方法与装配准确度要求，确定系列化装配产品之间的装配基准和协调关系。
产品主体结构包含各框段，设备舱壁板，边条，舱门支臂，整流罩，大梁等组合件与零件，主要工作量集中在各框段处，需定位零组件较多，壁板、边条为已装配成型的组件，需外形来定位边条组件，对其余零散件工装结构需满足定位并夹紧。
2 装配设计方案
2.1 产品装配基准
以产品外形为基准，多部件对合、部件K孔及耳片孔相结合的定位方式，完成产品装配。骨架零件的定位基准主要以K孔、交点孔和轴线面为定位基准，在装配关系较复杂时，则采用零件外形和装配孔或接合面定位。
2.2 产品在工装中的放置状态
根据产品结构特点的分析，主要设计工作量集中在框段两侧以及产品下方，为了使定位器布置方便，工装结构布置合理，故选择产品在工装中的放置状态与飞机的飞行状态一致，为水平放置形式，工装的定位器主要布置在产品的两侧、产品下方及產品框段处。
2.3 产品的下架方式
根据产品的放置形式以及工装的布置方案，产品的下架方式采用上出架。
3 装配工装的设计
由于产品整体长度长，且需要定位的零组件多，下面主要侧重分析产品主要零组件定位器的设计与布置。
3.1 主要零部件在工装上的定位
3.1.1 框段的定位
采用已装配好框段工装的定位基准，以座舱底板为定位基准，框定位平板辅助定位。定位模块主要用定位平板定位框平面，3个K孔定位首框，增加钩型螺栓拉紧。为了方便产品上下架的吊运，该定位平板下方连接设计成V形块与活节螺栓的连接方式与框架相连，并在定位平板首框模板背面安装起吊梁。座舱地板处模块设置两处螺旋定位器及夹紧定位器，用于定位2处K孔，两个定位模块下方共设置3处外形托板，用来辅助定位，定位产品外形。末框梁探出长度较长，由于结构单薄，设计保形框结构，来保证该部分吊运到工装上时不会变形。
3.1.2 末框以及末框处起落架仓交点
末框处定位平板主要定位末框的框平面以及末框的两侧端面，该处定位器设计成定位挡板定位末框平面，并在挡板上设置两端挡块，将其设计成一处贴紧，一处留有余量，保证末框能够顺利安装;末框定位后，定位末框处前起落架轴承支座，该定位件为散件，且该交点要求定位精确，所以需要将该处定位器设计成有端面限位的工艺轴，深入产品的轴端可以收回，并可以将定位器整体下降，保证产品顺利下架。其中螺纹定位销可将轴承支座定位并压紧在定位端面上，可伸缩销体利用长圆孔将销体缩回保证产品下架，两个光面导杆则起到了产品升降的导向作用，保证了该定位轴升降后还能保持其定位准确性。
3.1.3 后设备舱左右侧壁板
由于左右侧壁板包含左右垂直壁板以及两者之间连接的隔框段，所以用左右垂直壁板的箱口定位航向方向，控制航向的定位器设计为在箱口一侧挡住限位，另一侧设计为可压紧结构，该结构压紧面粘有橡胶垫，并有0.5mm的压紧量，在垂直壁板上设置两道竖形挡板，定位左右侧壁板的左右位置，将其设计成可拆结构，用两个夹紧定位器将挡板定位夹紧，在装配左右边条时，竖形卡板可拆下。
3.1.4 左右边条的定位
左右边条为已装配好的组件，只需靠其外形定位，在边条位置设置两处外形卡板，外形卡板可以打开并推进，于是，将其设计成“剪刀”结构，外形板设计成上翼面和下翼面两块小卡板，固定在一个支座上，外形板由插销和销轴定位，将插销拔下时，外形卡板可绕销轴打开，使其不影响下架，外形卡板设计抠出把手，使其方便打开，连接支座的支架上设计滑轨结构，使外形卡板可以在推进方向上运动。
4 结构创新
目前，现存部分旧式装配工装，其机型的针对性强，往往同一系列产品不同机型的衍生下，又会出现功能性类似的装配工装。为达到高效、精准、节约成本的生产目的，并结合在制和在研产品特点，在此次设计中完全打破传统思维，采用全新的互换性快速设计理念，在满足装配生产定位要求的前提下，实现工装可换性，达到一工装适合多机型装配生产的目的，大大减少了同系列产品的工装数量，节约了占地空间和工装制造成本。
通过对产品系列装配型架的研究，分析机型通用化，柔性化的可行性，并且结合产品体积大、内部结构复杂、定位的结构件多等特点，将工装设计成多自由度可协调的地面支撑平台，将定位器分布在可互换的模块式结构上，使其成为具有快速转换调整特点的模块化组合柔性共用平台，最终实现此类平台在不需要主体构件调整或改动前提下，可以通过转换、移动、调整产品定位或支撑部件来完成不同机型装配工作的目的。
为实现系列化产品操作简洁化，各型号实现通用化及吊装安全，并方便工人操作，需要设计多种机构来实现位置转换功能，主要可调结构设计如下。
4.1 底部基础平台
底部基础平台底部为3块平台模块拼接而成，平台底部用可调地脚调平。基础平台上面铺设总长12000mm重载导轨，使平台沿X方向可调，在基础平台上，沿导轨平行侧设计精制孔，间距200mm，并设计定位板，可孔对孔连接在任意两个精制孔上，定位板上均布5个长圆孔，使其能在Z方向上放开，这些长圆孔为导轨上模块的限位。
4.2 小平台
小平台分布在底部基础平台的重载导轨上，每个小平台上铺设两道导轨，使小平台上方的调整立柱可沿Z方向调节，并设计带有等距限位孔的限位角座来进行限位，每个小平台上安装一对调整支座，每两个小平台为用正反螺纹杆连接，用于调节两个小平台之间的距离。
4.3 可调立柱
可调立柱用举升机构进行升降，实现立柱上方的定位模块在Y方向的可调，举升机的升降转轴处设置有等距限位孔的手轮，通过转动手轮改换限位孔来对可调立柱进行上下方向的微调;立柱的顶杆设计为光面球头状，而连接在上方定位模块的接头设计为有光面球形凹槽的杯状接头，可用螺纹备紧，顶杆与杯型接头对接实现柔性框架与定位器间的结合与分离。
参考文献
[1] 王巍，谷天慧.某型飞机垂尾壁板类柔性工装设计[J].航空制造技术，2016（12）：66.
[2] 郭飞燕，王仲奇.飞机柔性装配工装设计[J].航空制造技术，2014（12）：16.
[3] 王建华，欧阳佳.飞机柔性装配工装关键技术及发展趋势[J].航空制造技术，2013（48）：52.
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