飞机装配型架典型构件的设计与研究

杨婧 梁青霄

摘要：装配工装是保证飞机产品协调互换和几何参数的重要工艺装备，随着中国航空工业的蓬勃发展，新武器装备不断涌现，数字化并行技术也在不断地完善和发展。本文介绍了可以多机型通用的前机身总装型架的设计，通过分析前机身的特点，针对前机身各部件装配的研制，确定了工装设计的方案;该型架设计采用了全新的设计理念，设计成柔性平台机构，具有前瞻性地采用框架和定位器全部可拆卸可复位可替换式连接，不仅满足定位需求，还可满足多产品可换性使用，实现一工装多机型，大大减少了工装数量，节约了占地空间和工装设计制造成本。

关键词：航空制造装配型架柔性平台滑轨结构

前言

分析需进行装配的系列化产品的结构特点，包括产品外廓尺寸，产品主体结构，从而获取产品设计结构模型、设计结构特征和设计基准，根据装配协调方法与装配准确度要求，确定系列化装配产品之间的装配基准和协调关系。产品主体结构包含各框段，设备舱壁板，边条，舱门支臂，整流罩，大梁等组合件与零件，主要工作量集中在各框段处，需定位零组件较多，壁板、边条为已装配成型的组件，需外形来定位边条组件，对其余零散件工装结构需满足定位并夹紧。

1装配型架分析

在宽敞明亮的总装厂房内，机身周围常有一些醒目的黄色或蓝色构架。这些构架通常由钢管、型材焊接而成，其中还有若干形状各异的定位件及夹紧件，这便是安装型架。凭借型架及定位件的精准定位，如同高精密的标尺一样，工人1'i]可以方便地将各种大构件按图纸要求精确地安装到机身上，这是常规产品按画线测量进行安装所无法做到的。例如，一侧20～30米长的左右机翼与机身对接安装前，总可以看到每侧沿翼展方向有两副或更多的型架，它们像托架那样支撑着机翼，醒目的托架圆弧凹面及其高度、宽窄完全吻合该站位机翼下部的外形，从而确保机翼与机身的正确对接。由于这些型架相对机身中心线一一对称，使得安装后的两对机翼的外形、上反角丝毫不差，还能达到左右万方数据机翼与机身相连面上的8～10个孔基本对中，便于最后采用高强度螺栓连接固定。与总装型架相比，一些部件的型架更为复杂。例如，堪称最复杂的机翼本体的部型架，既要确保机翼前棵位置准确，又要确保复杂的后襟位置、形状也非常精准。此外，机翼上还装有许多作动器支座，不少支座上的铰链点是运动件的关键中心点。为适应作动器驱动舵面同步运动，要求铰链点的位置精度极高，这就不得不在机翼型架上设置若干定位铰链点的圆柱棒，以便事先将支座的铰链孔插入圆棒中再安装这些支座，免除安装的后顾之忧。如同测量标尺一样，作为确保飞机零部件精准定位的平台，型架自身的结构与位置精度也十分重要。其构（骨）架需有足够的刚度，承压之下不易出现变形，还应有微调能力，以便将温度及地基的影响降至最低。型架基準面及型架上的定位棒、定位孔的尺寸精度要求更高，通常采用精密的光学测量仪，如激光准直仪来校准。一般情况下，40多米长的型架精度误差要低于0.2毫米。

2装配设计方案

2.1产品装配基准

以产品外形为基准，多部件对合、部件K孔及耳片孔相结合的定位方式，完成产品装配。骨架零件的定位基准主要以K孔、交点孔和轴线面为定位基准，在装配关系较复杂时，则采用零件外形和装配孔或接合面定位。

2.2产品在工装中的放置状态

根据产品结构特点的分析，主要设计工作量集中在框段两侧以及产品下方，为了使定位器布置方便，工装结构布置合理，故选择产品在工装中的放置状态与飞机的飞行状态一致，为水平放置形式，工装的定位器主要布置在产品的两侧、产品下方及产品框段处。

2.3产品的下架方式

根据产品的放置形式以及工装的布置方案，产品的下架方式采用上出架。

3装配工装的设计

由于产品整体长度长，且需要定位的零组件多，下面主要侧重分析产品主要零组件定位器的设计与布置。

3.1框段的定位

采用已装配好框段工装的定位基准，以座舱底板为定位基准，框定位平板辅助定位。定位模块主要用定位平板定位框平面，3个K孔定位首框，增加钩型螺栓拉紧。为了方便产品上下架的吊运，该定位平板下方连接设计成V形块与活节螺栓的连接方式与框架相连，并在定位平板首框模板背面安装起吊梁。座舱地板处模块设置两处螺旋定位器及夹紧定位器，用于定位2处K孔，两个定位模块下方共设置3处外形托板，用来辅助定位，定位产品外形。末框梁探出长度较长，由于结构单薄，设计保形框结构，来保证该部分吊运到工装上时不会变形。

3.2末框以及末框处起落架仓交点

末框处定位平板主要定位末框的框平面以及末框的两侧端面，该处定位器设计成定位挡板定位末框平面，并在挡板上设置两端挡块，将其设计成一处贴紧，一处留有余量，保证末框能够顺利安装;

3.3后设备舱左右侧壁板

由于左右侧壁板包含左右垂直壁板以及两者之间连接的隔框段，所以用左右垂直壁板的箱口定位航向方向，控制航向的定位器设计为在箱口一侧挡住限位，另一侧设计为可压紧结构，该结构压紧面粘有橡胶垫，并有0.5mm的压紧量，在垂直壁板上设置两道竖形挡板，定位左右侧壁板的左右位置，将其设计成可拆结构，用两个夹紧定位器将挡板定位夹紧，在装配左右边条时，竖形卡板可拆下。

3.4左右边条的定位

左右边条为已装配好的组件，只需靠其外形定位，在边条位置设置两处外形卡板，外形卡板可以打开并推进，于是，将其设计成“剪刀”结构，外形板设计成上翼面和下翼面两块小卡板，固定在一个支座上，外形板由插销和销轴定位，将插销拔下时，外形卡板可绕销轴打开，使其不影响下架，外形卡板设计抠出把手，使其方便打开，连接支座的支架上设计滑轨结构，使外形卡板可以在推进方向上运动。

参考文献：

[1]  王巍，谷天慧.某型飞机垂尾壁板类柔性工装设计[J].航空制造技术，2016（12）：66.

[2]  郭飞燕，王仲奇.飞机柔性装配工装设计[J].航空制造技术，2014（12）：16.

[3]  王建华，欧阳佳.飞机柔性装配工装关键技术及发展趋势[J].航空制造技术，2013（48）：52.

（作者单位：中航飞机股份有限公司）