《某型机垂直尾翼前缘组合型架的设计设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《某型机垂直尾翼前缘组合型架的设计设计（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、某型机垂直尾翼前缘组合型架的设计1 引言飞机是高度综合的现代科学技术的体现。自从飞机发明100多年来，飞机作为航空技术的代表，随着科学技术的进步而取得了很大的发展，而航空技术不断提出的新要求，也同时对科学技术的发展起了促进、推动的作用。现代飞机具有外形气动要求严格、设计更改频繁、产品构型众多、零件材料和形状各异、内部结构很复杂、空间十分紧凑、各类系统布置密集和零部件数量巨大等特点。因此，飞机制造技术是难度大、工程艰巨、协作面广、管理困难且需要投入巨额资金的综合性高技术产业。航空制造业的竞争日趋激烈，人们要求飞机的承载能力更强，更高效，而交货周期确更短。为满足这些严格的要求，飞机设计师不得不寻求
2、更先进的设计方法和工具，以提高产品质量，缩短研制周期。有限元分析方法和智能设计系统加速了产品的优化设计，使零件、组合件的设计达到了前所未有的精度。其中，装配型架的设计和制造在整个生产工艺装配中占很大的比重。这些先进的方法和工具为型架设计方法的改进提供了技术基础。由于飞机结构不同于一般机械，在它的装配过程中，不能单靠自身形状和尺寸的加工准确性来装配出合格的部件，而须采用一些特殊的装配工艺装备。它们是一些专用生产工艺装备，在完成飞机产品从零组件到部件的装配以及总装配过程中，用以控制起形状几何参数，且具体有定位功能。装配型架设备是其中主要的一类。型架的种类很多，按其装配对象（工件）的连接方法划分为：
3、铆接装配型架、胶接装配型架、焊接装配型架等。按目前的技术状况，其中数量最多的又是铆接装配型架。“某型机垂直尾翼前缘组合型架的设计”中的垂直尾翼前缘组合型架属于铆接装配型架。2 飞机制造技术2.1飞机制造工艺过程和工艺过程的组成飞机制造工艺：飞机制造工艺是机械制造工艺的一个领域，是研究飞机生产过程实质、各个过程间的相互联系及其发展规律的科学。工艺过程：工艺过程是生产过程的一部分，它包含的内容是改变并最后确定生产对象状态的各种活动。换句话说，飞机制造工艺过程是在将原材料加工成飞机的过程中，设备和执行者相互作用的复杂综合体。工艺过程的组成：（1）局部工艺过程； （2）工艺工序； （3）工艺工步； （
4、4）工作进程； （5）定位； （6）工位； （7）产品生产计划。2.2飞机制造特点飞机生产的特点首先取决于飞机的外形尺寸、飞机的用途和飞机的战术技术要求。通常可以把飞机看成一个机体。在机械制造的不同产品中，以飞机产品为对象时，具有以下系列特征：（1） 机体零件数量大、品种多;（2） 采用的材料品种繁多；（3） 空间形状复杂；（4） 安装装配、调整和试验工作的劳动量很大；（5） 对飞机整体质量及其单个元件的质量都有很高要求；（6） 广泛的生产协作；（7） 生产的对象经常更换；（8）生产准备工作量很大。为了缩短准备期限，成批生产的工艺和组织准备工作采用了平行连续作业方法这种方法这样会明显地缩短成批
5、生产的准备期限。以上特点决定了飞机制造过程采用大量的工艺装备，其中最主要的是铆接装配型架，“某型机垂直尾翼前缘组合型架的设计”中的垂直尾翼前缘组合型架属于铆接装配型架。2.3 飞机生产中质量的保证工业产品质量的一般概念：根据产品的用途，满足规定要求的产品，其适用于应用的各种性能的总称为产品质量。保证飞机质量的几个重要环节：（1） 制造过程； （2） 特种工艺控制； （3） 工量具、设备的校准和控制； （4） 工艺装备管理和控制； （5） 不合格品审理控制系统； （6） 印章与合格证控制； （7） 架次记录系统。2.4 飞机制造装配的基本问题 飞机结构分析飞机制造过程的主要环节是飞机的装配。飞机
6、装配过程是将大量的飞机零件按图纸、技术条件进行组合、连接的过程。由于飞机结构复杂、零件及连接件数量多，而大多数零件在自身重量下刚度较小，而组合成的外形又有严格的技术要求，故飞机装配除有一般机械产品的装配的共同性原理外，还有一些有别于其他行业的制造特点。 图1.飞机结构图飞机装配过程一般是由零件先装配成比较简单的组合件和板件，然后逐步的装配成比较复杂的段件和部件，最后将部件对接成整架飞机。显然飞机的装配过程取决于飞机的结构。飞机的结构分为许多部件和可卸件，在部件与部件间，部件与可卸件之间在结构上形成分离面，因这种分离面是为结构和使用需要而取的，故称之为设计或使用分离面，设计分离面一般采用可卸连接
7、，以便在使用和维修过程中迅速拆卸和重新安装。如飞机的机身、机翼、座舱、副翼等就属于设计分离面，作为设计分离面一般要求是互换性。飞机仅划分为部件，不能满足装配过程的需要。为了生产需要，须将飞机结构进一步划分，即将部件进一步划分为段件，段件进一步划分为板件和组合件。为满足工艺构成的要求对飞机的结构进一步划分，此种分离面称为工艺分离面。工艺分离面一般采用不可卸连接。工艺分离面的合理划分，其技术经济效果是很明显。部件划分为段件后：（1）增加了平行装配工作面、可缩短装配周期；（2）减少了复杂的部件或段件的装配数量；（3）由于改善了装配工作的开敞性，因而提高装配质量。部件、段件进一步划分为板件时，一是为提
8、高装配工作的机械化和自动化程度创造条件。二是有利于提高连接质量。从以上可知，飞机结构的划分工作在飞机设计过程中，应周密进行考虑研究，以便于求出最合理的划分方案，这是一项极为重要的任务，因为它不仅满足结构上和使用上的要求，而同时满足生产上的要求。本设计中的垂直尾翼前缘在结构和功用上不仅是设计分离面，还从工艺的角度为了满足生产需要和装配过程的需要，工艺上将垂直尾翼前缘划分出来作为工艺分离面。因此，垂直尾翼前缘的装配就采用了本设计中垂直尾翼前缘装配型架。3 垂直尾翼前缘型架设计本毕业设计课题是“某型机垂直尾翼前缘组合型架的设计”，是一种典型的生产工艺装备，属于铆接装配型架。它的作用是将垂直尾翼前缘的
9、零件组合成水平安定面前缘，对于保证垂直尾翼前缘的外形的位置准确度起着不可缺少的作用。结构简图如图1所示，此型架来源于某飞机制造公司的生产实例。它的作用是；1. 保证产品的准确度和互换性。即保证进入装配的零件，组合件，板件或段件在装配时定位准确，保证其正确形状和一定的工艺刚度，以便进行连接，在装配过程中限制其连接变形，使连接装配后的产品符合图纸及技术条件的要求，即满足产品准确度及互换协调的要求。2.改善劳动条件，提高装配工作生产率，降低成本。由于飞机形状复杂，刚度又小，在飞机装配工作中采用型架，就更能发挥夹具定位夹紧迅速可靠的效果。通过装配型架将工件安防在适当的工作位置，操作方便，提高工作效率。
10、 图 7 飞机垂直尾翼前缘组合型架3.1. 飞机制造工艺装备及装配工艺装备 工艺装备的概述由于飞机产品的结构和工作环境不同于一般机械产品，它的制造技术比较困难，所以在传统的飞机制造过程中，除了采用通用机床、常用工具和试验装备外，还须针对不同机型的零件、组件、部件，制造专用工艺装备，如型架、夹具、模具、标准件、量规等。这些专用工艺装备用于对工件进行加工成形，装配安装、测量检查，以及在工艺装备之间协调移形。它们对保证飞机零件、部件的质量，提高劳动生产率和减轻工人劳动强度有着重大的影响。在飞机研制过程中，特别是成批生产中，飞机零件的数量很大，结构复杂，要求高，相互间又有协调关系。因此，在飞机制造过程
11、中不得不采用大量的工艺装配时，要占用很多人力和很长周期，要耗费大量资金。而且当生产机型改变时，这么多工艺装配基本上不能再用了，这样，工艺装配的选用和制造当然就成为飞机制造中一个十分重要的任务。飞机工艺装配分为两个大类：第一类为生产工艺装备。这类装备直接用于零件的成形和飞机装配过程中。例如，模具用于成形，装配型架用于飞机的装配。第二类为标准工艺装备。这类装备作为生产工艺装备的制造依据和统一的标准，例如用于安装型架的标准样件、取制成形模具的标准模型等。由于社会的进步和科学技术的不断发展，在设计、制造飞机装备的主要内容，已从传统的机械加工逐步向机电结合、三维数字建模以及数字测量方向发展。飞机制造技术
12、所涉及的领域相当广泛，它包括装配、铸造。成形、机械加工、特种加工、焊接、热处理、表面处理、工艺检测等方面，这就决定了工艺装备的多样性。随着现代科学技术最新成果的不断涌现，飞机制造技术已转向了新的发展方向：采用新的综合技术协调工作法，建立以飞机产品数字建模技术为主导，并广泛用新技术和综合化的完整工艺制造体系。新一代飞机将由新一代的制造工艺来实现，这必然引起工艺装配实际和制造技术的根本性变革。 飞机工艺装备的作用飞机工艺装备是飞机制造中必备的一种设备或工具，用来保证飞机产品的质量，提高劳动生产率，减轻劳动强度，降低生产成本，从而提高产品的竞争能力。首先是保证产品的质量，其中最重要的是，保证所设计飞
13、机的集合外形和尺寸，通过工艺装备准确地将其传递到最终产品上。如果没有标准工艺装备，就无法保证飞机产品的外形准确度和部件的协调互换。在很多情况下，如果没有部件装备用的型架和零件成形用的模具，就无法生产合格的飞机产品。飞机制造用的工艺装备的作用具体体现在下述几个方面。一、保证飞机制造的质量首先是产品的几何参数准确度：由飞机产品的特点决定了大多数飞机零件形状复杂，几何参数多，不能单靠零件自身的尺寸准确度来保证最后产品形状和尺寸的准确度，因此，在飞机制造过程中，产品几何参数的准确度要用多种相互协调的工艺装备来保证，就几何参数的特征而言，可将其分为：（1）外形准确度。外形准确度是飞机的外形由严格的气动布
14、局决定，所以，多数飞机零部件都具有单曲度和双曲度的外形。（2）相对位置准确度。包括：零件与零件之间的相对位置、工件与刀具之间的相对位置、工件与机床之间的相对位置以及工件与量具之间的相对位置。还有注意到，在加工过程中，工件的几何形状和相对位置有时不一定符合要求。这是因为零件成形时可能有变形回弹，以及装配时可能产生较大的焊接或铆接变形。这就需要进行检查、测量、分析，找出原因，以及高速工艺方法来修正工艺装备的尺寸，使得工件在成形或装配后，其形状尺寸能符合设计技术要求。保证产品几何参数的准确度，不仅限于工艺装备形状，尺寸的正确性，而且对于飞机零件中尺寸、壁薄、刚性差的零件，还可用工艺装备提高其工艺刚度
15、。对于低刚度零件的定位，可以用多于理论上所需的6个自由度来约束，可增加定位器、夹紧器的数量和接触面积以提高工艺刚度，从而减少工件的工艺变形。对于工艺装配之间的移形，传统的方法是采用及几何参数的模拟量传递，以保证工艺装备几何参数的准确、协调，也就是采用串行方式的、相互联系的协调制造方法。在产品数字化建模以后，则采用数控加工的数字量传递方法以保证工艺装备制造准确度，采用并行方式的相互独立的制造方法。目前，国内已局部应用了该方法。美国波音、欧洲空中客车等公司已广泛采用了这一方法。其次是物理参数准确度。近代飞机采用多种多样的新的结构、新的工艺，如胶接、钎焊、电子束焊。还有电化学作用，快速成形，电加工、扩散连接、符合材料结构连接、激光切削等。这些工艺过程要求控制各种物理参数，如温度、电压、压力、电流、时间、光照度等。对这些参数的控制，有一部分由机床设备完成，还有一部分须由工艺装备或由机床通过工艺装备来完成。因此，工艺装备在保证飞机产品质量方面的第二项作用是生产、测量和控制物理参数。由此可见，随着工艺技术的发展，工艺装备正在由单纯的机械装置向包括机、电、液、气、光、计算机的综合装置发展，从而不断提出新的任务和研究课题。
