飞机零组件互换与替换检查技术

党武

摘 要 虽然飞机零组件的互换与替换在HB/Z99.7-1987中有详细规定，但对于飞机设计、飞机制造及质量控制人员来说，由于对飞机零组件的互换与替换检查工作缺乏足够工作经验，导致在飞机研制初期，飞机设计未对互换与替换检查工作进行相关的技术要求。并且，制造工艺对制造工装及检测手段缺乏足够的准备，造成互换与替换检查实施时出现了诸多互换问题，影响后续生产。本文从制造工艺角度出发，在HB/Z99.7-1987的基础上，对互换与替换检查技术进行详细论述，并对经常出现的互换和替换问题进行分析，总结了作者在飞机零组件互换与替换检查工作中的经验及思考。

关键词 合格产品；转动灵活；装配应力；同轴度；互换比例

中图分类号 V2 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）17-0097-03

飞机零组件互换与替换检查是为了验证产品是否具有互换与替换性，从制造方的角度来说，就是为了使生产线能够稳定地制造出满足互换与替换要求的产品。它为飞机的使用维护和迅速适航创造良好条件，有利于组织专业化生产，能有效地反 映出产品质量的稳

定性[1]。

目前，标准HB/Z99.7-1987对飞机零组件的互换与替换在做了规定，但由于飞机设计人员和质量控制人员缺乏飞机制造过程中的互换和检查相关经验，导致在飞机制造过程中，缺少互换与替换检查技术要求，造成制造工艺对制造工装及检测手段缺乏足够的准备，进而使互换与替换检查工作无法开展，影响了飞机的研制周期[2-3]。本文从制造工艺方角度出发，在HB/Z99.7-1987的基础上，对飞机零组件互换与替换检查技术的工作流程进行详细论述，并对针对互换与替换检查过程出现问题进行详细分析，给出了作者在飞机零组件互换与替换检查工作中的经验与

思考。

1 互换与替换检查工作流程

从制造角度出发，飞机零组件互换与替换检查的工作流程如图1所示，主要包括互换与替换项目确定、互换与替换技术要求确定、互换与替换件图样的工艺性审查、工艺容差分配、互换与替换件的工艺准备等过程。

飞机零组件互换与替换检查的各工作流程详细分析如下：

1）互换与替换项目确定。互换与替换项目由产品设计、用户代表、制造方共同确定。在飞机研制初期就需要确定互换与替换项目，以便制造方进行工艺准备，避免后期对生产线进行的大量更改。同时，每项互换与替换检查项目对应一个产品图号。当一项对应两个以上图号时，若其中一个图号检查不合格，此项就判断为不合格。

2）互换与替换技术要求确定。互换检查项目确定后，产品设计应将互换与替换检查部位、技术要求纳入图样或零组件对合验收的技术条件。产品设计人员确定技术要求时，应注意规定检查时的产品状态，如运动翼面对合时机翼姿态、机翼顶起要

求等。

3）互换与替换件图样的工艺性审查。由制造方工艺人员对互换与替换项目的图样/技术条件进行工艺性审查。重点审查互换与替换件和基准件之间的容差分配、设计补偿是否合理，能否满足互换

要求。

4）工艺容差分配。由制造方工艺主管部门对基准件、互换件、对合3个阶段及下级零组件的容差进行分配，保证产品的互换与替

换性。

5）互换与替换件的工艺准备。互换与替换件工艺准备时，需要充分考虑基准件、互换件、对合技术要求的保证方法及检测方法。对于互换与替换部位的外形、交点、功能等必须设置控制方法，并具备相应的检测

手段。

6）编制互换与替换检查计划。军用飞机应在设计定型后，小批生产阶段开始进行互换与替换检查工作，但不要求达到互换与替换状态。工艺部门应按此原则并根据互换原则、生产实际情况编制互换与替换检查计划。互换与替换检查计划中应包含每项互换项目的检查实施架次、定期检查架次等

内容。

7）编制互换与替换检查技术条件。由制造方对合单位主管工艺部门按互换与替换目录、设计图样/技术条件中规定的互换与替换要求及相关文件，编制互换与替换检查技术条件。互换与替换检查技术条件中应对基准件、互换件检查方法，以及互换与替换检查比例、交点检查销棒规格等进行

规定。

8）互换与替换预检查。制造方检验人员对完工产品进行预检查，将产品调整至最佳状态后，提交互换与替换检查人员进行

检查。

9）互换与替换检查。互换与替换检查人员依据产品图样/技术条件、互换与替换检查技术条件分别对基准件、互换与替换件、对合进行

检查。

10）填写互换与替换检查报告。由互换与替换检查人员在互换与替换检查报告上填写检查

结论。

11）对互换与替换检查不合格项进行处理。由制造方按不合格品处理程序，对检查不合格项进行处理，并制定改进

措施。

12）颁发互换与替换检查合格证明书。当互换与替换检查合格（换装检查一架机合格，自装检查连续两架机合格）后，由制造方工艺主管部门颁发互换与替换检查合格证

明书。

13）定期检查。按互换与替换检查计划实施定期检查工作。

2 互换与替换检查问题分析与解决方法

2.1 相关定义

1）合格产品定义。HB/Z99.7-1987规定，“基准件和互换件应经验收合格”是进行互换与替换检查应具备的条件之一，也就是说对和检查时，基准件、互换件应为合格产品。这里的合格產品指符合设计数模/技术条件要求的产品。但实际生产中，制造人员认为用产品符合工装即为合格产品，即产品架上合格为合格，设计人员认为产品在自由状态下合格才算合格，即产品架下合格为合格。例如某飞机起落架安装后收放功能存在问题，设计人员认为是机身起落架交点同轴度不符合要求，而制造人员认为起落架交点为机身装配定位基准之一，其同轴度靠工装保证，只要工装合格产品即合格。后续用激光测量仪对机身起落架交点进行测量，发现同轴度不符合图样要求。endprint

从理论上分析，产品下架后装配应力释放，对合尺寸发生变化，导致产品功能无法保证。制造人员的这种产品合格标准是从模拟量传递制造的习惯而来，显然已不符合数字化制造的理念。目前已有研究发现，以下架后的测量值来验收产品能有效解决上述问题[4-5]。但实际生产中，某些部位受检测方法限制而无法实现检查，如机翼上的副翼交点，其同轴度既无法用激光测量仪检查，也无法用同轴度销棒检查，这时检测方法成为需重点解决的

问题。

针对上述问题，解决思路为：（1）能实现架下检查的尽量架下检查；（2）对于无法架下检查的产品，进行架上检查，但检查方法需考虑产品自重的影响，尽量靠近产品自由状态。

2）“转动灵活”的界定。交点架上检查时，检查销需转动灵活。在实际操作中，不同的操作人员对“转动灵活”有不同的理解，没有一个量化标准。从理论上讲，要达到产品设计的同轴度要求，在工装上检查时，检查销需和插在单孔中转动的效果一样，这才能达到“转动灵活”的标准[6]。实际检查时，交点孔是产品在型架上的定位基准之一，受产品自重影响，无法达到理论检查条件。对于活动件的运动灵活性和操纵性，设计给出了量化标准，如“在扰流板尾缘中点施加一个向上的力F=100N-500N，来检查对合转动的灵活性，在转动过程中，要求各部件转动灵活，不应有异常响声”。活动部件要求运动灵活、操纵灵活，要求高，而固定部件只需使用一般机械维修工具顺利对合，比如施加外力后对合。如果需要在自由状态下同轴度达到设计要求，则须将装配应力控制在较低的范

围内。

3）数字化制造环境下的互换与替换检查。传统基于模拟量的制造中，制造数据主要通过工装传递，传递路径长，产品精度低、稳定性差，进行互换与替换检查是必需的。但在数字化制造中，互换与替换件、基准件的物理、功能、结构等方面的要求都很明确，当互换与替换件、基准件均能满足设计要求时，互换与替换检查看起来是对设计的验证，大部分部件已没有必要进行检查。而实际上，随着互换与替换检查工作的开展，作者发现实际制造过程与想象具有一定的差距，生产过程中对数字化制造的理解还不够全面，主要存在两个

问题：

（1）制造过程控制有缺陷。如互换与替换件和基准件配合处的外形未精确控制、装配应力缺乏控制手

段等。

（2）产品的数字化检测手段不够，不能有效反映产品下架后的并行情况，如封闭区域的交点同轴度、产品外形等。以上问题均对产品的互换与替换性有较大影响，所以现阶段互换与替换检查还是必要的，但随着制造过程控制、检测手段的提高，可以逐步减少互换与替换检查项目。

2.2 互换与替换检查方法

1）交点检查销棒的规格确定。交点同轴度架上检查均使用检查销棒，检查销棒的直径应考虑工装制造精度及销棒的制造精度，交点同轴度架上检查使用的检查销棒规格计算如公式（1）所示。

以扰流板交点为例，假设交点孔名义尺寸为φ8mm，设计要求扰流板两个交点的同轴度为φ0.3mm，工装制造精度为精度的1/3，即φ0.1mm，检查销的制造精度为f7，则检查销的直径应按同轴度检查的最低标准进行，即销直径为φ7.83 f7。

2）互换与替换检查方法。在HB/Z99.7-87中，规定了5种检查方法，即1：1、1：2、2：1、2：2、2：4（除两架机要换装检查外，还需左右换装）。其中，在标准工艺装备和装配工艺装备完善，部件或组件质量稳定的情况下，推荐采用1：1互換与替换检查方法。采用此方法检查时，至少连续检查两架飞机，其他4种检查方法可在一架机上

完成。

5种检查方法中，1：1互换检查因无需换装，是成本最低的一种检查方法，也是制造部门期望的检查方法。而其他检查方法只适用于完全互换项目，且需要具备至少两架机的基准件或互

换件。

假设第1架机基准件为A，互换件为a；第2架机基准件为B，互换件为b，则检查项目如表1

所示。

在产品质量稳定的情况下，A、a、B、b相当于生产线上的随机产品，1：2检查和2：1检查效果相当，如果不考虑生产安排，选择1：2时检查方法时得到基准件质量更为稳定则，选择2：1检查方法时得到互换件质量更为稳定则。

从互换检查项目来说，1：1检查比1：2和2：1检查项目多，但缺少了“换”的过程，不能直观地表现产品可以“互换”。也就是说，A+a合格、B+b合格，并不能说明A+b也能合格。但A、B相当于在生产线上任意选择的两件基准件，a、b相当于生产线上任意选择的两件互换件，A+a合格、B+b合格，对于质量稳定的生产线来说，A+b及B+a也需合格。

3）基准件、互换件的架上检查。HB/Z99.7-87中并未规定基准件、互换件必须进行架上检查，仅要求互换检查时基准件、互换件应为合格产品。在互换与替换检查中，要求基准件、互换件架上检查，一是在对合检查不合格时有利于原因分析，二是有利于定量反应生产线产品质量，三是保证基准件、互换件合格的依据。

3 结论

针对飞机制造阶段存在的互换与替换检查问题，分析了飞机互换与替换检查的工作流程，说明了互换与替换检查在飞机制造中的重要性。进一步分析了制造过程常见的互换与替换检查问题，并给出相应的解决措施，为飞机现场处理互换与替换检查问题提供了可行的方法，对进一步完善飞机互换与替换检查标准规范基于借鉴意义。

参考文献

[1]吕政伟，谭昌柏，安鲁陵，等.基于知识的飞机制造协调路线交互设计技术[J].航空制造技术，2017，523（4）：60-66.

[2]张凤侠.波音飞机可互换/可更换制造计划[J].航空制造技术，1993（2）：29-32.

[3]张燕.浅议紧固件的替换[J].科技风，2014（2）：16.

[4]张凤侠.波音飞机互换性的保证[J].航空制造技术，1992（5）：34-36.

[5]刘忠梁.飞机装配互换协调性影响因素分析[J].运输机工程，2000（1）：23-27.

[6]杨先学.民用飞机轮胎互换性分析[J].科技资讯，2016，14（24）：54-55.endprint