飞机导管焊接夹具的检测方法分析

钱宝升

摘 要：通过对飞机导管焊接夹具的结构分析，研究飞机导管焊接夹具各被检要素的检测方法，特别是空间交点尺寸与空间角度的检测，经过生产实际应用，发现提出的检测方法能够满足标准中对飞机导管焊接夹具检测的精度要求，具有检测安全性强、检测成本低、检测方便等优点。

关键词：交点尺寸；工艺孔；检验销

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.056

0 引言

飞机导管焊接夹具是焊接夹具工装的一种，其主要功能是为了准确保证焊接过程中固定导管及其接头的三维位置精度，同时防止焊接产生的导管变形。由于飞机上导管较多，因此在飞机研制过程中飞机导管焊接夹具需求量较大；且在某些特殊情况下，飞机装配时仍需要临时增加焊接夹具。此时，飞机导管焊接夹具的检测方法显得尤为重要，是飞机导管焊接夹具高质量及时交付的强有力的技术保障。

图1为一套典型的飞机导管焊接夹具，可以看出其组成部主要包括：夹具体、高支座、定位销、压管器、定位支臂。其中夹具体是整个工装的安装基体；高支座与定位销组件主要用于定位导管接头；压管器一般是1/2圆弧和1/4圆弧分别用来定位夹紧导管管体的直线和转角部分，定位支臂端头的定位面用于定位导管上的耳片、管嘴等。

1 飞机导管焊接夹具的检测要素分析

随着飞机数字化设计及制造技术的不断更新，飞机导管焊接夹具不再单一的按照在飞机上实物取样的方式进行设计和制造，近年来，以数控弯管技术为基础的数控成型技术应用，引起大量飞机导管焊接夹具设计和制造按数模及尺寸为制造依据。由于导管形状的不规则性，导致飞机导管焊接夹具的大小差异较大，且结构变化多端，同时具有较为复杂的空间角度和空间交点，从而大大增加了这类焊接夹具的制造和测量难度。在实际生产过程中，工艺上经常需要采取措施，对空间角度及尺寸进行分解，比如预先设置一些必要的工艺面，工艺孔或采用辅助工具进行测量。

飞机导管焊接夹具的被检测要素主要包含三个方面：导管定位面、尺寸公差和角度公差。

2 飞机导管焊接夹具的检测

2.1 导管定位面的检测

2.1.1 按实样制造的导管定位面

检测按实样制造的导管定位面，先将样件固定于正确位置，然后将样件与导管定位面贴合，利用塞尺检查样件与导管定位面贴合处间隙大小，从而确定导管定位面是否合格。

2.1.2 按数模制造的导管定位面

检测按数模制造的导管定位面，是利用检测设备即测量机检测。其原理是在理论坐标系下采集夹具数字化模型中导管定位面数据，并将这些数据导入测量系统作为检测依据，然后通过与夹具上实体定位面进行轮廓度偏差计算，若偏差大于导管定位面轮廓度公差，则不合格，否则为合格。

2.2 尺寸公差的检测

2.2.1 直线尺寸公差检测

利用测量机、精密镗床或其他高精密机加设备检查，将检查出的实际尺寸与理论尺寸比较，根据偏差值是否在公差范围内判断其是否合格。

2.2.2 交点尺寸公差检测

飞机导管焊接夹具的空间交点位置使用测量机检测准确性有时较差，其主要原因是测量机计算点、线、平面、圆、圆柱等位置时需要先通过在夹具实体要素表面上测量多个点，将点位坐标计算得到所需数据，这对实体要素表面质量要求非常高；比如计算圆弧中心点，跟圆弧完整程度有很大关系，当圆弧少于1/2时，难度很大；同时焊接夹具活动原件多，间隙大，空间交点位置大多需要将事先计算过的线、面等延伸后二次计算取得，误差较大。利用精密镗床或其他高精密机加设备检查，可以避免这种计算误差发生，同时使用百分表、杠杆表等仪器连续检查实体要素表面，对数据采集准确度较高，且可以规避表面缺陷。使用设备检查交点是一种间接的检查方法，大多数情况需要交点数据通过计算转化为设备可操作的数据，甚至还要利用工具球，这样才能保证整个检查方案的完整性。

通常在解决飞机导管焊接夹具交点尺寸公差检测的方法有两种：（1）制作工艺孔检测，（2）利用检验销检测。

（1）制作工艺孔检测。制作工艺孔检查交点尺寸，一般是用于检查压管器或定位座上的交点尺寸，这种交点尺寸的特点是往往用机加设备无法找到，且用测量机检测难度大。其原理是在压管器或定位座零件制造过程中制作与须被检测交点尺寸有关系的（尺寸控制）工艺孔，将交点尺寸公差转换到工艺孔上，装配后通过检测工艺孔实际位置代替检查交点位置，这种方法广泛用于平面交点尺寸检查，不适合空间交点。

（2）利用检验销检测。如图2所示为检验銷，由球和杆两部分组成，将直径? 6.35的工具球安装在杆的一端，主要用于导管焊接夹具定位销交点位置的辅助检查，A尺寸加工为固定值，比如：A=65，A=80，A=95，杆的直径分别设定为夹具中常用的?12、?16、?20、?25。

其原理是在将检验销代替定位销安装在飞机导管焊接夹具上，将交点尺寸公差转换到检验销球头上，通过检测球头球心位置公差来代替交点位置，当然定位销单件加工过程中其上的交点位置与装配孔之间的尺寸关系一定要严格控制。

如图3所示，被测要素为定位销轴心与定位销端面交点P1到基准的公差尺寸，但使用机设备无法求得此交点，导致两公差尺寸无法检测，所以借用长度为65尺寸的检验销，通过三角函数计算将图纸公差13.6±0.2转换为33.97±0.2公差尺寸。

2.3 角度公差的检测

飞机导管焊接夹具角度公差检测同样适合使用精密镗床或其他高精密机加设备检查。其原理是在被检测要素上采取两点，取得两点空间坐标值，通过三角函数计算，得出实际角度，再与理论角度公差进行对比，确定是否合格。

如图4所示，检测要素为角度公差，利用检验销，移动检验销球头分别到P1、P2两点位置，记录两点坐标分别为P1（X1，Y1，Z1）、P2（X2，Y2，Z2），由于此角度为单角度，Y向值相同，所以

3 结束语

飞机导管焊接夹具虽然与钻床夹具、镗床夹具具类工装相比精度要求不高，比较容易加工，但是其检测方案却比较复杂。要制造出合格的飞机导管焊接夹具，就必须要求工艺方案与检测方案相结合。

本文针对飞机导管焊接夹具自身特点，提出了一种新的检测方法，该方法在检测过程中，无需其他辅助设备，检测更安全、更可靠、更方便。

生产过程表明，该方法和装置检测精度不仅能够完全满足标准所要求的飞机导管焊接夹具精度，大大降低系统使用成本，而且使检测更易实现，具有重要的实际应用和推广价值。

参考文献：

[1]陈宏钧主编.机械加工工艺设计员手册[M].机械工业出版社，2009.

[2]《机加工艺手册》[S].

[3]尤春风主编.《CATIA V5 机械设计》[M].清华大学出版社，2002.