飛機工裝及設計

飛機工藝裝備設計與制造/2571當前1頁，總共57頁。第五章飛機工藝裝備設計與制造5.1飛機工藝裝備概述

5.1.1飛機工藝裝備的概念各種通用機床常用工具和試驗設備專用工藝裝備(型架、夾具、模具、標準樣件、量規(guī)等)蘇－27飛機全機采用工藝裝備總數(shù)約達61881項，比原殲擊機增加很多，其中標準工裝約687項，生產(chǎn)用工裝約61194項。在生產(chǎn)用的工裝中，零件工裝約59689項，裝配工裝約870項，試驗設備（含地面設備）約635項。生產(chǎn)工藝裝備飛機工藝裝備分為標準工藝裝備/2572當前2頁，總共57頁。5.1.2飛機工藝裝備的作用保證飛機制造的質(zhì)量外形準確度產(chǎn)品的幾何參數(shù)準確度相對位置準確度物理參數(shù)準確度產(chǎn)生、測量和控制物理參數(shù)提高勞動生產(chǎn)率、減輕勞動強度降低產(chǎn)品成本零件之間的相對位置工件與刀具之間的相對位置工件與機床之間的相對位置工件與量具之間的相對位置提高飛機零件（尺寸大、壁薄、剛性差）的工藝剛度/2573當前3頁，總共57頁。飛機工藝裝備的分類標準工藝裝備飛機工藝裝備生產(chǎn)工藝裝備直接用于零件的成形和飛機裝配過程中，如模具、型架等。作為生產(chǎn)工藝裝備的制造依據(jù)和統(tǒng)一標準。如用于安裝型架的標準樣件、制造成形模的標準模型（表面樣件）等。/2574當前4頁，總共57頁。生產(chǎn)工藝裝備直接用于飛機制造和裝配的工藝裝備。毛坯工藝裝備零件工藝裝備裝配工藝裝備檢驗工藝裝備精加工型架輔助工藝裝備生產(chǎn)工藝裝備鍛模、鑄模等鈑金成形鉚接焊接膠接部件精加工檢驗型架零件檢驗夾具檢驗模工作臺工作梯起重運輸?shù)鯍?2575當前5頁，總共57頁。飛機的制造準確度和協(xié)調(diào)準確度(1）制造準確度飛機零件、組合件或段部件的制造準確度是指實際工件和設計圖紙上所確定的理想的幾何尺寸和形狀相近似的程度，近似程度愈高，則制造準確度愈高。(2）協(xié)調(diào)準確度飛機零件、組合件或段部件的協(xié)調(diào)準確度是指兩個相配合的零件、組合件或段部件之間配合的實際尺寸和形狀相近似的程度。/2576當前6頁，總共57頁。飛機的制造準確度和協(xié)調(diào)準確度一般情況下，在飛機生產(chǎn)中對協(xié)調(diào)準確度的要求比對制造準確度的要求更高。制造準確度只與各個部分本身的制造過程有關(guān)，它取決于飛機各部分單獨制造過程中的生產(chǎn)誤差。而飛機各個部分相配合的表面或尺寸的協(xié)調(diào)準確度，則取決于有關(guān)的兩個部分單獨制造過程中產(chǎn)生誤差的綜合數(shù)值，也就是說與兩個相配合部分制造過程之間的相互聯(lián)系有關(guān)。/2577當前7頁，總共57頁。第五章飛機工藝裝備設計與制造

5.1.4飛機裝配工藝裝備的選擇產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的特點生產(chǎn)性質(zhì)和產(chǎn)量互換協(xié)調(diào)的要求工廠的技術(shù)條件和發(fā)展水平/2578當前8頁，總共57頁。第五章飛機工藝裝備設計與制造5.2標準工藝裝備

5.2.1標準工藝裝備的概念

是以實體（物）形式體現(xiàn)產(chǎn)品某一部分外形、對接接頭、孔系之間相對位置準確度在產(chǎn)品圖紙規(guī)定的公差范圍內(nèi)的剛性模擬量。它確定了產(chǎn)品部件、組合件或零件各表面（或外形）、接頭、孔系之間的相互正確位置。/2579當前9頁，總共57頁。標準工藝裝備的定義以1:1的真實尺寸實體（物）形式體現(xiàn)產(chǎn)品某些部位幾何形狀（外形、對接接頭、孔系）和尺寸的剛性實體，作為制造、檢驗和協(xié)調(diào)生產(chǎn)用工藝裝備的模擬量標準，是保證生產(chǎn)用工裝之間和產(chǎn)品部件、組件之間尺寸和形狀協(xié)調(diào)與互換的重要依據(jù)。/25710當前10頁，總共57頁。標準工藝裝備的功用:

作為標準尺度，用于制造、協(xié)調(diào)、檢驗、復制其它方法制造不能達到協(xié)調(diào)準確度要求的有關(guān)工藝裝備，確定有關(guān)工藝裝備之間重要接頭、外形、孔系定位件的相對位置。標準工藝裝備中的標準量規(guī)和標準平板有時還用于協(xié)調(diào)綜合標準樣件上各對接接頭或孔系的相對位置，以達到機體部件、組合件、零件和附件的協(xié)調(diào)、互換性要求。/25711當前11頁，總共57頁。對接接頭標準樣件（通常叫做標準量規(guī)）和平面多孔對接標準樣件（通常叫做標準平板）：作為制造與協(xié)調(diào)成組叉耳接頭對接和平面多孔對接分離面上的協(xié)調(diào)依據(jù)。外形標準樣件（也稱表面標準樣件）：作為制造與協(xié)調(diào)機體外形的依據(jù)。綜合標準樣件（也稱安裝標準樣件）：作為制造與協(xié)調(diào)曲面外形與對接接頭的依據(jù)。零件標準樣件：作為制造與協(xié)調(diào)復雜機械加工零件和焊接零件的協(xié)調(diào)依據(jù)。協(xié)調(diào)臺和反標準樣件：作為制造與協(xié)調(diào)上述標準工藝裝備依據(jù)。標準工藝裝備的其他功能/25712當前12頁，總共57頁。標準工藝裝備必須具有足夠的剛度以保持其尺寸和形狀的穩(wěn)定性，同時應具有比生產(chǎn)用工藝裝備更高的準確度。用標準工藝裝備模擬量傳遞的協(xié)調(diào)方法和用數(shù)字量傳遞的協(xié)調(diào)方法，都是飛機制造工藝中保證協(xié)調(diào)互換的重要方法和手段，盡管在不同的技術(shù)發(fā)展階段有所側(cè)重。/25713當前13頁，總共57頁。5.2.3分類：

a.標準量規(guī)對于部件、段件間的叉耳式的交點連接，常采用成對的正反量規(guī)來保證工藝裝備交點的協(xié)調(diào)，并用以安裝對應的標準樣件上的交點。當兩個以上工廠生產(chǎn)同一機種時，則用以保證廠際互換。由于量規(guī)具有使用簡便精度高等優(yōu)點，所以即使采用產(chǎn)品數(shù)字建模和數(shù)控加工技術(shù)，量規(guī)仍被采用。

/25714當前14頁，總共57頁。標準量規(guī)結(jié)構(gòu)特點一般由骨架、接頭和支承元件組成；常帶有與有關(guān)標準工藝裝備相協(xié)調(diào)一致的標高系統(tǒng)或在型架上的定位系統(tǒng)；當采用光學工具法時，標準量規(guī)必須帶有基準定位叉耳、目標孔和工具球等測量定位基準元件；為了協(xié)調(diào)的需要，標準量規(guī)上可帶有局部外形；需要時標準量規(guī)可組合使用。/25715當前15頁，總共57頁。b.標準平板（結(jié)合平板）

對于部件、段件間的結(jié)合部位是用多個螺栓連接形式時采用標準平板，用以保證相應工藝裝備對應螺栓孔和銷釘孔的協(xié)調(diào)一致。標準平板的孔在精密坐標鏜床或數(shù)控機床上加工，以保證準確度。當標準平板帶有切面外形時，其外形按模線樣板加工。/25716當前16頁，總共57頁。5.3生產(chǎn)工藝裝備5.3.1概念5.3.2作用5.3.3分類毛坯工藝裝備零件工藝裝備裝配工藝裝備檢驗工藝裝備精加工型架輔助工藝裝備/25717當前17頁，總共57頁。5.4.2作用保證產(chǎn)品的準確度和互換性－保證進入裝配的零件、組合件板件或段件在裝配時定位準確，保持其具有正確的形狀和一定的工藝剛度，以便進行連接，在裝配過程中限制其連接變形，使連接裝配后的產(chǎn)品符合圖紙及技術(shù)條件的要求，即滿足產(chǎn)品準確度及互換協(xié)調(diào)的要求。/25718當前18頁，總共57頁。5.4.3裝配工藝裝備的分類裝配工藝裝備裝配型架對合型架精加工型架檢驗型架鉚接裝配型架膠接裝配型架焊接裝配型架組合件裝配型架板件裝配型架部裝總裝配型架裝配工藝裝備的種類結(jié)構(gòu)/25719當前19頁，總共57頁。5.4.4裝配工藝裝備骨架的構(gòu)造裝配工藝裝備的結(jié)構(gòu)骨架定位件輔助設備型架基體，固定支撐定位件、夾緊件等保持各元件空間位置的準確度和穩(wěn)定性型架的主要工作元件，保證工件在裝配過程中具有準確的位置（幾何/尺寸元素）包括工作踏板、工作梯、托架、工作臺起重吊掛、地面運輸車、照明、壓縮空氣壓緊件壓緊工件，配合定位件完成其定位功能/25720當前20頁，總共57頁。型架骨架的結(jié)構(gòu)框架式/25721當前21頁，總共57頁?？蚣苁?25722當前22頁，總共57頁。框架式/25723當前23頁，總共57頁。框架式結(jié)構(gòu)主要用于：隔框、翼肋、大梁等平面形狀的組合件、板件小型立體組合件（翼尖、艙門、小尺寸尾翼）框架的放置方式：豎放、轉(zhuǎn)動式、平放/25724當前24頁，總共57頁。型架骨架的結(jié)構(gòu)組合式/25725當前25頁，總共57頁。型架骨架的結(jié)構(gòu)分散式/25726當前26頁，總共57頁。分散式型架骨架的結(jié)構(gòu)/25727當前27頁，總共57頁。分散式/25728當前28頁，總共57頁。型架骨架的結(jié)構(gòu)整體底座式（多支點可調(diào)支承）/25729當前29頁，總共57頁。5.4.8型架的定位件及夾緊件型架的外形定位件用來確定飛機部件的氣動力外形。它一般分為3類：卡板，內(nèi)型板和包絡式定位面板（或稱包絡面）。/25730當前30頁，總共57頁。5.4.8型架的定位件及夾緊件

為保證各部件的互換和對接接頭的協(xié)調(diào)，在裝配型架上要有接頭定位件。對于這些接頭定位件，用于叉耳接頭的稱為叉耳式接頭定位件，簡稱為接頭定位件；用于圍框式接頭（凸緣連接接頭）的則稱為型架平板；還有一種重要的接頭定位件稱為工藝接頭。/25731當前31頁，總共57頁。

工藝接頭是為了裝配時定位和夾持工藝上需要而加在飛機結(jié)構(gòu)的較強部位上的暫時性接頭。它可以突出于部件氣動力表面，當飛機裝配完成后即可卸下。工藝接頭的工作情況有如下幾種：

在段件或部件裝配型架中，僅對工件起支承作用；

在段件或部件裝配型架中，對板件、段件即起支承作用，又起定位作用；

在段件或部件的對接型架中，起支承及定位作用；/25732當前32頁，總共57頁。/25733當前33頁，總共57頁。裝配型架的基本要求(二)剛度要求裝配型架結(jié)構(gòu)的剛度是保證型架準確度和成套型架問協(xié)調(diào)性的重要條件，因此，其結(jié)構(gòu)必須具有必要的剛度。(三)長期使用穩(wěn)定性要求

這也是對型架結(jié)構(gòu)的重要要求。只有保證裝配型架在使用過程中的長期穩(wěn)定性，才能保證型架的準確度和成套型架之問的協(xié)調(diào)性。因此，除了裝配型架結(jié)構(gòu)應有必要的剛度外，接頭定位件的耐磨性要好，一些重要的接頭定位器都應進行淬火或壓套；結(jié)構(gòu)中的活動部位要有小而穩(wěn)定的間隙，應采用耐磨的材料和合理的結(jié)構(gòu)。

/25734當前34頁，總共57頁。5.4.11裝配型架結(jié)構(gòu)剛度裝配型架結(jié)構(gòu)的剛度是保證裝配型架長期穩(wěn)定性、飛機裝配準確度和協(xié)調(diào)互換性的重要條件之一。型架的結(jié)構(gòu)剛性不好，就難于保證產(chǎn)品的裝配準確度和協(xié)調(diào)互換要求。實踐表明，影響裝配型架剛度的主要因素有以下三個方面：一是型架的總體結(jié)構(gòu)型式選用不當，二是結(jié)構(gòu)布局不合理，三是一些安裝重要接頭定位器的部位局部剛性不足。/25735當前35頁，總共57頁。5.6裝配工藝裝備的安裝裝配型架的制造包括型架元件（即型架骨架元件和定位夾緊件）的加工和型架的安裝。對型架元件采用一般的機械加工方法就可以達到技術(shù)條件的要求，而保證各定位件在大尺寸型架骨架上的安裝準確度則是比較困難的。首先，能否保證飛機裝配的精度在很大程度上取決于裝配型架的準確度，而且主要是型架安裝的準確度。這一點與一般機械制造有很大差別。為了保證飛機裝配的準確度，必須對型架的制造準確度提出更高的要求。/25736當前36頁，總共57頁。5.6裝配工藝裝備的安裝其次，每個部件在各個裝配階段，都采用了各不相同的裝配型架；因此，在型架的安裝中，還要保證這些型架之間的協(xié)調(diào)準確度。在飛機產(chǎn)量比較大的情況下，某些型架可能需要復制幾臺，必須保證它們的一致性。還要保證裝配型架和零件加工工藝裝備的協(xié)調(diào)準確度。其三，在飛機的成批生產(chǎn)中，所使用的裝配型架和標準工藝裝備的數(shù)量多，結(jié)構(gòu)復雜，制造工作量很大。在飛機工廠需要設置專門的型架制造車間，以完成型架的制造和日常定期檢修工作。/25737當前37頁，總共57頁。

型架安裝所用方法：用通用測量工具安裝型架；用標準樣件安裝型架；用型架裝配機安裝型架安裝型架的主要方法；用光學儀器和激光準直儀安裝型架；用CAT技術(shù)安裝型架（CAT－ComputerAidedTheodolite,計算機輔助電子經(jīng)緯儀)。/25738當前38頁，總共57頁。/25739當前39頁，總共57頁。/25740當前40頁，總共57頁。/25741當前41頁，總共57頁。/25742當前42頁，總共57頁。/25743當前43頁，總共57頁。/25744當前44頁，總共57頁。激光跟蹤測量系統(tǒng)（LaserTrackerSystem）是工業(yè)測量系統(tǒng)中一種高精度的大尺寸測量儀器。它集合了激光干涉測距技術(shù)、光電探測技術(shù)、精密機械技術(shù)、計算機及控制技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)值計算理論等各種先進技術(shù)，對空間運動目標進行跟蹤并實時測量目標的空間三維坐標。它具有高精度、高效率、實時跟蹤測量、安裝快捷、操作簡便等特點，適合于大尺寸工件配裝測量。

/25745當前45頁，總共57頁。激光跟蹤儀的實質(zhì)是一臺能激光干涉測距和自動跟蹤測角測距的全站儀，區(qū)別之處在于它沒有望遠鏡，跟蹤頭的激光束、旋轉(zhuǎn)鏡和旋轉(zhuǎn)軸構(gòu)成了激光跟蹤儀的三個軸，三軸相交的中心是測量坐標系的原點。

/25746當前46頁，總共57頁。激光跟蹤測量系統(tǒng)的工作基本原理是在目標點上安置一個反射器，跟蹤頭發(fā)出的激光射到反射器上，又返回到跟蹤頭，當目標移動時，跟蹤頭調(diào)整光束方向來對準目標。同時，返回光束為檢測系統(tǒng)所接收，用來測算目標的空間位置。簡單的說，激光跟蹤測量系統(tǒng)的所要解決的問題是靜態(tài)或動態(tài)地跟蹤一個在空間中運動的點，同時確定目標點的空間坐標。

/25747當前47頁，總共57頁。/25748當前48頁，總共57頁。在航天航空制造業(yè)領(lǐng)域，飛行器具有外形尺寸及重量大、外部結(jié)構(gòu)特殊、部件之間相互位置關(guān)系要求嚴格等特點。飛行器的裝配通常是在各部件分別安裝后再進行總體裝配，在部裝的某些環(huán)節(jié)和總裝的整個過程中都需要進行嚴格的檢測。在飛行器裝配過程中的測量誤差可能會導致很嚴重的后果，因此必須要確保航天航空領(lǐng)域測量的精確性。激光跟蹤測量系統(tǒng)的現(xiàn)場性和實時性以及它的高精度性都滿足了飛機行架的定位安裝，飛機外形尺寸的檢測，零部件的檢測，飛機的維修等工程項目的需要。

/25749當前49頁，總共57頁。測量一架大型飛機的內(nèi)外形尺寸，首先要確定整架飛機的空間坐標，保證所要測量到的外形尺寸空間點都在一個坐標系中，要求布置足夠的測站，這些測站就保證了飛機上、下、左、右、前、后等整個外形都在激光跟蹤儀測量范圍內(nèi)。其次要保證飛機處于靜止狀態(tài)，測量過程中不能產(chǎn)生移動。激光跟蹤儀在每一個測站測量某一個區(qū)域的飛機外形坐標點

/25750當前50頁，總共57頁。激光跟蹤儀對于空間靜態(tài)點的測量----是將目標反射器置于待測位置，待其穩(wěn)定后，通過在1秒鐘內(nèi)對其采樣n次，n為采樣系數(shù)（1000）.由于測量過程中外界因素的影響!n次的測量結(jié)果不完全相同且分布在空間一定范圍內(nèi)!附帶的測量軟件通過最小二乘法，將這n個結(jié)果平均為一個數(shù)值，這樣就較為真實地反應了測量點的空間位置,通過這樣的方法，可將由于外界因素（例如氣流的擾動、固定點的震動、）的影響降低到最低程度,同時通過計算機將此點的誤差顯示出來。如果達不到測量穩(wěn)定度要求，可重新測量，這樣就保證了某些重要點空間坐標的測量準確度。/25751當前51頁，總共57頁。空間曲面是通過空間連續(xù)的點反映的。面的測量可以使用角耦棱鏡在被測量物體表面均勻劃過，通過它的空間運動軌跡來反映空間曲面。如果測量點越密說明曲面的形位越接近實際曲面，而測量點的疏密是可以通過測量軟件來設定的。例如設定的參數(shù)是2，則在與前一個點的空間距離為2mm處采集第二個點。通過這樣的方法就得到了空間曲面的坐標。/25752當前52頁，總共57頁。根據(jù)無人機水平測量的要求，需測量無人機（中、中外、外）翼、平尾、垂尾在水平面內(nèi)的安裝角、（中外、外）翼上反角，垂尾在對稱平面內(nèi)的安裝角、傾斜角以及各部件相對對稱平面的對稱性等。鑒于無人機翼型前后緣薄的特點，在無人機制造時，通過預埋測量襯套作為待測基準點，利用激光跟蹤儀及“轉(zhuǎn)站”對空間坐標系進行轉(zhuǎn)換。激光跟蹤儀根據(jù)一定的