飞机壁板对接部位制孔工艺方法研究

段雪婷

摘要：本文从某型飞机壁板结构入手，分析壁板对缝采用数字化拼接的必要性，提出壁板装配工艺方案，并提出相应工装结构形式，分析壁板对缝数字化拼接的经济效益。

关键词：壁板对缝；数字化拼接；孔位精度

1、引言

某型飞机上壁板是飞机的主要受力部件，承接机身前后气密顶板，也是气密舱的主要部分。如果用人工进行壁板拼接并制孔，拼接处搭接量不均匀，连接件的边距无法保证。其制孔质量不稳定，无法保证高强度、长寿命和气密连接的要求；其次，产品外形尺寸较大，工作部位较高，人工操作时存在安全隐患。因此为确保壁板装配质量、提高工作效率，在上壁板装配过程中采用数字化对缝拼接化制孔技术。

2、上壁板装配工艺设计

2.1 上壁板结构分析

某型機机身上壁板组件是由钣金框、机加承力框、长桁剪切片、三块蒙皮等组成。

2.2 上壁板装配流程设计

上壁板组件是密封组件，蒙皮和框外缘、剪切片贴合处以及蒙皮搭接处需要涂密封胶。按照传统工艺方法，其装配流程如下图1：

首先分解和重新定位，严重影响加工周期，并且，二次定位后，蒙皮对缝处搭接量不均匀，孔位不好保证，孔的重复定位精度误差对安装干涉铆钉有很大影响。

若采用数字化拼接制孔，其装配顺序可改进为：预定位→制定位孔→分解→去毛刺与清洗→贴合面密封材料涂敷→重新定位→安装定位钉→自动制孔→连接。避免铝屑污染贴合面内的密封材料。按照这种装配流程进行装配，不仅提高了蒙皮对缝质量，保证连接孔的精度，并且有效的缩短了加工周期。

2.3 数字化拼接制孔工艺研究

飞机柔性装配工装技术作为先进数字化装配技术的重要组成部分，在国内外航空企业得到了广泛关注和应用。迄今为止，飞机装配技术已经历了从手工装配、半自动化装配、自动化装配到柔性装配的发展历程。所以，数字化拼接制孔工装采用柔性工装装配方式。

1）工装确定 上壁板三块蒙皮分别装配，采用柔性工装定位，大围框套用小

围框的定位形式，如图2：

大围框结构形式如下图3：用来固定小围框。采用焊接结构。

小围框结构形式如下：小围框主要起支撑固定内型卡板组件和定位机身壁板的作用；采用方钢焊接的结构形式，如图4：

壁板对缝拼接定位：蒙皮定位基准为蒙皮内形和蒙皮前边缘、下边缘。在蒙皮前边缘、下边缘设置挡件定位蒙皮，采用内形卡板定位蒙皮内形，在内形卡板处用蒙皮拉紧带夹紧蒙皮；长桁定位基准为长桁轴线和长桁端头。采用长桁定位器定位长桁；框的定位基准为框轴线和框定位孔，采用内形卡板和定位孔定位框。

2）数字化拼接制孔

飞机装配技术面临着自动化、数字化、集成化和柔性化的发展趋势，面对日益激烈的竞争，在研制飞机自动化装配系统时需要综合考虑装配效率、系统柔性和设备成本等因素。

壁板拼接数字化制孔质量要求：上壁板气动外缘公差：基本公差±2.0mm；局部公差±2.5mm；无协调关系的普通长桁轴线偏移允许到±1.5mm，机加框轴线位置公差为±0.5mm，其他钣金框轴线位置公差为±1mm.连接件孔径公差为Φ4.08+0.08 0、两个孔之间的孔间距公差±1mm、孔边距公差±1mm、孔垂直度≤2°、孔表面粗糙度≤1.6μm。Φ4.08孔的锪窝直径为Φ5.45+0.05 0，锪窝角度为100°±30，锪窝深度为0.95mm，锪窝表面粗糙度≤1.6μm。

3）设备的选择

设备具有定位工装、制孔设备、集成控制系统，安全防护装置。制孔设备组成：机器人、制孔末端执行器、机器人运动工作台、测量系统的集成控制。能完成直径为4mm、5mm的铆钉自动制孔及锪窝。满足设计要求。

设备工作条件：

电源：三相五线交流，380V±10%，50Hz±1%；

气源：0.55MPa—0.7MPa；

温度：5℃—40℃；

湿度：<85%。

3、 经济效益分析

上壁板采用数字化对缝拼接及制孔，合理化设置工装，采用自动化设备，形成流水线作业，一次性完成壁板拼接，节省中间中转时间和重复调整时间，有利于大批量生产。数字化拼接及自动化制孔的装配流程改变了传统的装配顺序，长桁与蒙皮预先铆接到一起，形成超级壁板，然后再与框进行连接，减少蒙皮二次定位，避免二次定位时孔位移位，有效提高制孔精度。

（作者单位：航空工业西安飞机工业（集团）有限责任公司）