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1、飞机装配工艺课程设计KS1102号框部件工艺分析及装配型架设计 摘 要飞机装配一般采用型架装配，它能保证产品的准确度和互换性，又能改善劳动条件，提高装配工作生产率，降低成本。本文以某机第一肋为例，比较详细地介绍了装配型架设计的过程和一些需要注意的问题。设计标准是既要保证装配件定位准确度及互换性的要求，还要保证工人进行装配操作时的便捷性及工件能够顺利出架。最后设计该框的协调路线图和制定工艺规程。关键字： 装配；型架；互换性；定位器；夹紧器；定位基准目录第1章 引言1第2章 装配件的工艺分析22.1工艺分离面的选择22.2 某机9911809翼肋的结构分析3第3章 装配型架及其零件设计43.1 装
2、配型架的主要用途43.2装配型架的典型布置43.3装配件定位件和夹紧件的选择53.4 骨架的选择63.5工件的出架方式73.6型架的安装及检查83.6.1 型架的安装方法83.6.2 型架安装过程83.6.3型架的检查93.7型架结构形式的确定93.7.1 骨架的结构形式93.7.2 型架的构造9第4章 协调产品形状和尺寸的模线及温度对型架的影响114.1模线样板法的实质114.2典型装配夹具的分类及其结构114.3 温度对翼肋装配型架准确度的影响124.3.1不同材料在不同温度下形成的尺寸误差124.3.2地坪的热膨胀系数及其对型架准确度的影响124.3.3减少热膨胀协调误差的方法12第5章
3、 装配工程规程13第6章 协调路线13总结14参考文献15附录16第1章 引言飞机装配型架是飞机制造过程中必不可少的工艺装备，其设计制造周期及精度极大地影响了飞机制造周期和产品品质。现代飞机的制造过程包括许多阶段，其中之一既是装配，在此阶段组装隔板、壁板、部件、飞机各锻件，以及相互对接、调整与检查。 飞机制造中装配工作量占直接制造（即不包括生产准备、工艺装备制造）工作量的5070，现代飞机的零件连接方法以铆钉连接为主，在重要接头处还应用螺栓连接。这种连接方法简便可靠，但是钻孔、铆接多是手工操作，工作量很大。应用自动压铆机可以提高铆接生产率，改进铆接质量，同时也可改善装配工人的劳动条件。为了增加
4、使用成组压铆的比例，要在构造上将飞机各部件分解成许多壁板件。飞机部件装配和总装工作，手工劳动是主要工作方式。加之飞机制造中要使用大量的成形模胎、模具、装配型架和供协调用的标准工艺装备（样板、标准样件等），使得生产准备工作十分繁重，飞机生产的周期比较长。应用计算机辅助设计和制造技术可以提高飞机生产的自动化程度，大量压缩生产准备工作量和缩短飞机生产的周期。飞机的装配是按构造特点分段进行的，首先将零件在型架中装配成翼梁、框、肋和壁板等构件，再将构件组合成部段（如机翼中段、前缘，机身前段、中段和尾段等）。最后完成一架飞机的对接。装配中各部件外形靠型架保证，对接好的全机各部件相对位置，特别是影响飞机气动
5、特性的参数（如机翼安装角、后掠角、上反角等）和飞机的对称性，要通过水平测量来检测。在各部件上都有一些打上标记的特征点，在整架飞机对接好后，用水平仪测出它们的相对位置，经过换算即可得到实际参数值。总装工作还包括发动机、起落架的安装调整，各系统电缆、导管的敷设，天线和附件的安装，各系统的功能试验等。总装完成后，飞机即可推出外场试飞。通过试飞调整，当飞机各项技术性能指标达到设计要求时即可交付使用。第2章 装配件的工艺分析2.1工艺分离面的选择飞机结构上形划分为许多部件和可卸件后，在部件与部件间，部件与可卸件间在结构成了分离面，因这种分离面是为结构和使用需要而取的，故称为设计或使用分离面。这种分离面一
6、般采用可卸连接，以便在使用和维护过程中迅速拆卸和重新安装。为了生产的需要，需将飞机结构进一步划分，即将部件进一步划分为锻件，锻件进一步划分成板件，组合件等各种装配单元，这种为满足生产需要而划分的分离面称为工艺分离面，工艺分离面一般采用不可卸连接。各部分零件的结构如下图所示：1. 隔框，如图2.1.1所示。2. 加强肋，如图2.1.2所示。3. T型角材，如图2.1.3所示。4. 定位角片，如图2.1.4所示。2.2 某机9911809翼肋的结构分析 主要由型材、加强角材、定位角片等件组成，结构对称，比较简单，零件整体尺寸规则相互之间的连接方式采用铆接，在对他们进行装配时只要保证他们之间的相对位
7、置即可。由于该框是组合件，属于飞机的骨架结构，因此，型架的设计基准选择一骨架的外形为设计基准。该组合件的结构简图如图2.2.1所示。图 2.2.1 KS1102号框部件三维实体模型第3章 装配型架及其零件设计3.1 装配型架的主要用途 1保证产品的准确度及互换性。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，保持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，使连接装配偶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具迅
8、速可靠的效果。通过装配型架将工件安放在适当的工作位置，操作方便，提高工作效率。3.2装配型架的典型布置工件在型架中的放置状态应使工人在最有利的工作姿态下进行工作，即应使工人的大部分操作是在站立姿态下，工作高度在1.11.4m范围内工作。此外，还应考虑节省车间面积。通常情况下，主要有以下几种,如图3.2.1所示：(1)卧放，主要用于机身、发动机段舱类部件(2)侧放，主要多用于机翼、尾翼装配型架、半间型架以及大型隔框型架等。便于铆接工作。(3)竖放，主要用于横截面较大而长度较短的环状段件，便于在四周进行装配工作。(4)平放 ，主要用于铆接工作少并考虑便于产品零件的安放或必须平放进行钻孔工作等。(5
9、)转动 ，具有好的操作条件，有利于提高工作效率，多用于某些框、肋夹具、口盖夹具和翼面前缘夹具等。图3.2.1 典型布置装配对象在型架中的放置状态，涉及到操作的合理性和铆接装配的工作效率，应使工人在最有利的工作状态下进行工作，即应使大部分工作在站立状态下，在高度为1.1-1.4 m范围内工作，根据以上原则，结合工件结构特点和装配工作内容进行确定，选定最佳放置状态。根据KS1102号框部件的结构特点，可知型架结构的放置状态为平放即可。3.3装配件定位件和夹紧件的选择装配夹具的布置决定结构工艺特性，定位方法，零件及装配单位装配条件，装配与完成连接过程的工序顺序，装配夹具示意图，以及完成连接采用的设备
10、与工具装配夹具随着装配时所完成连接的形式可有一些组合。在装配夹具的每种形式中，可完成铆接、焊接、胶接结构的组件、板件、锻件的不同装配过程。在装配过程中，要确定零件、组合件、板件、锻件之间的相对位置，这就是装配定位。在装配过程中，对定位的要求是：（1）保证定位符合图纸和技术条件所规定的准确要求；（2）定位和固定要操作简单且可靠；（3）所用工艺装备简单、制造费用少。在飞机装配中，常用的定位方法有：一、用基准零件定位；二、用划线定位；三、用装配孔定位；四、用坐标定位孔定位；五、用基准定位孔定位；六、用装配型架定位。由KS1102号框部件结构特点，通过零件与角材的贴合实现定位，定位件与铝板的连接采用螺
11、钉连接。下面就装配件中的几个主要部件进行定位、夹紧：1. 对于腹板的定位：采用定位销来对腹板进行定位。2. 对于三角缺口处角片的定位：采用自己设计的定位压紧器配合控制角片在与其垂直平面与水平平面自由度，来实现角片的定位和加紧。如图3.3.1所示。图3.3.13. 对于腹板连接处角材的定位：采用自己设计的叉耳式定位器实现定位，如图3.3.2所示。图3.3.23. 对于其余L加强筋的定位:采用自己设计的长叉耳式定位器实现定位， 如图3.3.3所示。图3.3.33.4 骨架的选择骨架的结构的形式大体分为框架式、组合式、分散式、及整体底座式等。由于KS1102号框部件的结构相对较简单，故采用整体式结构
12、较为合理。本产品的装配型架骨架采用标准槽钢，截面外形如图3-4所示，槽钢规格为 100mm100mm,槽钢之间的连接采用焊接。在槽钢上下方安装铝板为定位件、夹紧件等的安装找平提供平面，铝板与骨架槽钢之间采用螺栓连接。图3.4.1槽钢截面外形骨架、垫板、定位件三者之间的连接如图3.4.2所示。图 3.4.23.5工件的出架方式 工件在型架内装配完以后的出架方式是型架结构方案中的主要问题之一，对于型架结构的影响较大，出架方式选的好，可以简化型架结构，出架安全，不至于损伤工件，还可以节省厂房面积，简化搬运设备。对于较小的工件，出架较为简单，只要求有关的定位件、夹紧件有足够的空间尺寸，就能够取出工件。
13、对于大尺寸部件，尤其是大型飞机的部件的出架方式要认真考虑。 出架方式一般有从型架上方出架、纵向出架、侧向出架与架车式型架。KS1102号框部件的出架方式是上方出架，能够避免工件与夹具有过多的接触的机会，这也是根据框的定位夹紧器对框的夹紧方式及定位件的定位方式决定的。3.6型架的安装及检查3.6.1 型架的安装方法型架安装方法有通用测量工具安装方法，标准样件安装法，型架装配机安装法，光学仪器安装法，激光准直仪安装法等几种。本文讨论的装配属于对一个部件的装配，所以用标准样件安装法就可以满足其装配定位要求。该标准样件安装法的特点有：() 标准样件可以作为装配型架之间，装配型架和零件工艺装备之间的协调
14、依据，还能保证加强角材与上下缘条，以定位夹紧件之间有良好的协调性。() 型架制造周期短。每个定位夹紧器的定位和固定都很方便，迅速，各个定位挡板、弹簧压紧定位器、螺旋压紧式定位器可以平行的进行安装。() 当飞机生产的批量较大，复制型架的数量较多时，复制型架的一致性好，且准确度较高，协调性好。() 便于型架的定期检修，检修时只要把标准样件重新按标高板安装在型架上。检查和重新安装定位件都很方便。() 但标准样件的制造工作量太大，周期长，尺寸大，易变形，制造成本高。搬运和使用都很不方便。3.6.2 型架安装过程() 型架骨架的装配 该型架用标准样件进行安装时，要预先装配好型架的骨架。焊接好的骨架要进行
15、退火或自然时效处理，以便消除由于焊接产生的内应力，防止以后产生变形。() 标准样件在型架中的定位 标准样件在型架上的定位和固定是通过标高板来完成。若用标高板安装型架上的标高板，可使标高板安装的更加准确。标准样件导孔的位置在托板上钻出定位销孔，并插入定位销。()型架铝板的安装铝板的形状与下端槽钢的形状相同，与槽钢采用焊接固定。3.6.3型架的检查完成该型架的制造后，进行检查的主要内容有：压紧器的开合，工作是否方便灵活，定位挡板和定位件的定位是否准确，是否有利于装配，型架骨架焊接缝处目视有无裂纹，框的出架是否方便等。3.7型架结构形式的确定3.7.1 骨架的结构形式骨架由槽钢焊接而成，结构如图7.3.1.1所示。图3.7.1.1 骨架结构图3.7.2 型架的构造装配型架，是用于飞机零件、组件、部件等装配单元在连接装配过程中
