飞机装配

西安航空职工大学毕业设计论文

某运输机主起落架后舱门型架设计与装配

【摘要】

飞机装配一般采用型架装配，它能保证产品的准确度和互换性，又能改善劳动条件，提高装配工作生产率，降低成本。本文以某机主起后舱门为例，比较详细地介绍了装配型架设计的过程和一些需要注意的问题。设计标准是既要保证装配件定位准确度及互换性的要求，还要保证工人进行装配操作时的便捷性及工件能够顺利出架。最后设计该装配型架的协调路线图和制定工艺规程。

关键字：装配；型架；互换性；定位器；夹紧器；定位基准

西安航空职工大学毕业设计论文

目录

第一章引言 (1)

第二章装配件的工艺分析 (2)

第一节编制产品的装配方案 (2)

第二节装配技术条件 (5)

第三章装配型架及其零件设计 (6)

第一节装配型架的功能及技术要求 (6)

第二节装配型架的设计原则 (8)

第三节装配型架设计的一般问题 (9)

第四节装配型架方案确定 (14)

第五节定位件和夹紧件的选择 (16)

第六节型架的安装及检查 (17)

第四章装配工艺规程 (18)

第五章协调路线 (20)

结束语 (21)

谢辞 (22)

参考资料 (23)

西安航空职工大学毕业设计论文

第一章引言

现代飞机的制造过程包括许多阶段。其中之一是装配，在此阶段组装隔板、壁板、部件、飞机各段部件，以及相互对接、调整与检查。

飞机制造中装配工作量占直接制造（即不包括生产准备、工艺装备制造）工作量的50％～70％，现代飞机的零件连接方法以铆钉连接为主，在重要接头处还应用螺栓连接。这种连接方法简便可靠，但是钻孔、铆接多是手工操作，工作量很大。应用自动压铆机可以提高铆接生产率，改进铆接质量，同时也可改善装配工人的劳动条件。为了增加使用成组压铆的比例，要在构造上将飞机各部件分解成许多壁板件。

飞机部件装配和总装工作，手工劳动是主要工作方式。加之飞机制造中要使用大量的成形模胎、模具、装配型架和供协调用的标准工艺装备（样板、标准样件等），使得生产准备工作十分繁重，飞机生产的周期比较长。应用计算机辅助设计和制造技术可以提高飞机生产的自动化程度，大量压缩生产准备工作量和缩短飞机生产的周期。

飞机的装配是按构造特点分段进行的，首先将零件在型架中装配成翼梁、框、肋和壁板等构件，再将构件组合成部段（如机翼中段、前缘，机身前段、中段和尾段等）。最后完成一架飞机的对接。装配中各部件外形靠型架保证，对接好的全机各部件相对位置，特别是影响飞机气动特性的参数（如机翼安装角、后掠角、上反角等）和飞机的对称性，要通过水平测量来检测。在各部件上都有一些打上标记的特征点，在整架飞机对接好后，用水平仪测出它们的相对位置，经过换算即可得到实际参数值。总装工作还包括发动机、起落架的安装调整，各系统电缆、导管的敷设，天线和附件的安装，各系统的功能试验等。总装完成后，飞机即可推出外场试飞。通过试飞调整，当飞机各项技术性能指标达到设计要求时即可交付使用。

0第二章装配件的工艺分析

第一节编制产品的装配方案一、产品零件的组成

(一)蒙皮一张

(二)加强槽（有凸起的）

(三)板弯件（上下、左右）

(四)垫块（接头3处共3个，两种规格）

(五)接头3个（210接头、220接头）

产品示意图2-1如下：

图2-1 （a）主起落架后舱门主视图板弯件

接头210

垫块-13

接头220

垫块-11

蒙皮

加强槽

板弯件

加强槽

接头210

垫块-13

蒙皮

图2-1（b）主起落架后舱门剖视图

图2-2垫块-11

图2-3垫块-13二、零件之间的装配关系

垫块

——通过3.5X28铆钉铆接

蒙皮

加强槽

垫块——通过3.5X29铆钉铆接

蒙皮

接头、加强槽、垫块、蒙皮，通过螺栓连接两层连接：加强槽，蒙皮

三层连接：蒙皮、加强槽、板弯件

第二节装配技术条件一、用途：

用于装配主起落架后舱门。

零件的供应状态如图2-4：三边留有5mm余量。

图2-4零件供应状态图二、技术要求

（一）在零件两端各设一卡板，如图2-5：

图2-5零件加装图

（二）在两块卡板上应有蒙皮压紧器各2个

（三）设定位-210及-220接头定位器各1个

（四）产品最低点距地面900mm

（五）在卡板上画出蒙皮切割线，短舱对称轴线

第三章装配型架及其零件设计

第一节装配型架的功能及技术要求

飞机装配过程中采用了许多适合飞机结构和生产特点的工艺装备——型架。型架的种类很多，按其用途或工作性质划分有：装配型架、对合型架、精加工型架（或称精加工台）、检验型架等。其中大量的是铆装型架。装配型架又可按其装配对象（工件）的连接方法划分为铆接装配型架、胶接装配型架、焊接装配型架等。按目前的技术状况，其中数量最多的又是铆接装配型架。因而，我主要讨论装配型架、特别是铆接装配型架。装配型架按工序又可划分为组合件装配型架（夹具）、板件装配型架、部件总装配型架等。

装配型架又称装配夹具，一般把尺寸较大的称为装配型架，而把尺寸较小的称为装配夹具。二者并无严格、明确的界限。本次的课程设计主要设计的是某运输机前起落架后舱门的型架，由于其体积小，形状并不复杂，因此也可称为装配夹具。

一、装配型架的构造

装配型架有以下几部分组成：

（一）骨架：它是型架的机体，用以固定和支撑定位件、夹紧件等其它元件，保持各元件的空间位置准确度及稳定性。骨架应有足够的刚度。

（二）定位件：它是型架的主要工作元件，用以保护工件在装配过程中具有准确的位置。定位件应准确可靠、相互协调和使用方便。

（三）加紧件：它是使工件牢靠地固定在定位件上的加力元件。夹紧件应装夹迅速可靠、使用方便，不致损伤工件表面。夹紧件一般是与定位件配合使用，称为定位夹紧件。

（四）辅助设备：包括工作踏板、工作梯、托架、工作台、起重吊挂、地面运输车及照明、压缩空气管路等。辅助设备也是使工作方便、安全、减轻劳动强度、提高生产率所必不可少的型架组成部分。

二、型架的功用及特点

飞机装配型架的主要功用是：

(一)保证产品的准确度及互换性

型架要保证进入装配的零件、组合件、板件或锻件在装配时定位基准，保证其正确形式和一定的工艺刚度，以便进行连接，在装配过程中限制其连接变形，

使连接装配后的产品符合图纸及技术条件要求，满足产品准确度及互换协调的要求。

与一般机床夹具相比，型架除了起着定位与夹紧零件的作用外，由于飞机钣金零件尺寸大而刚度小，还要保证产品的准确度。

首先就要保持零件的准确形状。为此，型架定位件的数量要根据零件或装配件的刚度适当加多，要有一定“过定位”，这样才能保证工件的装配过程中既具有准确形状，又具有必需的工艺刚度。

其次，无论是铆接、还是胶接、焊接，在连接时都会产生不同程度的变形，装配型架或夹具要能限制工件的这种变形。

第三，一般机械制造中保证产品互换性主要是通过公差及配合制度和通用量具。而在飞机制造中，则是采用了一套特殊的保证互换协调的方法，其中包括相互协调的成套装配型架。在飞机生产中常常采用分散装配的原则，一个部件的装配工作，往往不只用一个装配型架，而是一套装配型架，在产量相当大时，甚至要采用几套同样的型架。

所以，装配型架的品种多而数量大。这就要求它们彼此之间，以及与零件的工艺装备之间都要相互协调。

因此，型架的另一特点就是要求它的成套性和协调性。

(二)改善劳动条件、提高装配工件的生产率，降低成本。

由于飞机形状复杂，刚度又小，在飞机装配工作中采用型架，就更能发挥夹具定位夹紧迅速可靠的效果。通过装配型架将工作安放在适当的工作位置，操作方便，提高工作效率。

三、对装配型架的一般要求

为了体现装配型架的上述功用，装配型架的设计应满足以下一些共同的主要要求：

(一)装配型架的定位件必需有较高的位置准确度

影响型架定位准确度的因素有以下几项：

1.定位件的理论误差。

2.定位件在骨架上的安装误差。

3.骨架在工作载荷作用下产生的挠度。

4.在使用过程中，造成型架准确度不稳定的其他因素。

(二)提高装配工作的效率

型架结构应为使用提供方便、有利于装配工作的进行。主要考虑的问题是：

1.工件在装配型架上的位置应使工人在最有力的姿态下进行操作。

2.在保证产品质量的前提下，使型架结构尽可能开敞，以便接近工件、安放零件和装配件下架。

(三)型架构造要简单，元件要标准化

型架构造的简化和元件的标准化，对于减少型架的制造及安装工作量，缩短生产准备期和降低成本有着根本性的作用。

型架的构造还要便于定期检查，如型架骨架上应装有标准样件和量规定位用的标高座或光学仪器等。

第二节装配型架的设计原则

一、使用性

满足装配工艺要求；定位合理，压紧可靠；工作开敞，操作条件好；定位件及压紧件的操作简单，活动构件应便于开启和工作位置的恢复；产品的上架和出架方式合理。

二、协调性

定位系统的设计，应保证工艺装备之间的协调性，并合理确定制造协调方法；要从结构设计上考虑到在工艺装备的制造上能更好的满足工艺装备之间的协调性；对于加入尺寸控制环节的定位件，必须确定合理的定位或转换基准，以减少其安装误差。

三、稳定性

刚度合理，重要构件应消除应力；活动定位件的使用位置较稳定；根据产品的尺寸大小和精度要求情况，在工装结构设计上应有消除或减少温度因素对协调影响的相应措施；工艺装备的尺寸在地坪上的安放，应优先采用“多点可调”支承，以消除地基下沉对型架准确度的影响或便于恢复型架的总体精度。

四、经济性

在满足使用要求的前提下，工艺装备的结构造价应较低；在工艺装备结构上应适当考虑到产品改型对其提出的改造可行性；工艺装备的选择及其结构设计，必须处理好新机研制、试制和转批量生产三者的关系；便于工装的故障检修；类似产品（如框、肋等）的工艺装备结构，必须尽量同一化（指结构相似和元件相

似或相同），以利于工艺装备的制造；选择合理的制造公差，并具有良好的制造工艺性；合理利用原材料，优先选用库存材料；尽量采用标准件，优先采用储备的标准件。

五、安全性

在产品的定位和压紧过程中，应有必要的保护措施，以防止划伤产品；型架同产品之间必须有足够空间和必要的保护措施，以保证产品在出架时不致因摆动而被碰伤；大型活动构件应有配重或省力装置，操作者的活动区域内，工艺装备零件不得有锐角和锐边，以利于安全；较重的可卸构件，应设置起吊装置和存放支承；承力较大的构件，必须经过强度校核。

六、先进性

注意采用先进结构和先进工艺方法，以提高工艺装备的使用性和降低工艺装备的制造费用。

第三节装配型架设计的一般问题

一、型架设计的原始资料

在飞机部件的设计阶段，特别是在其工艺性审查过程中，结合对部件装配方案的考虑，对各装配型架的基本方案就有初步的设想。在新机的试制过程中，在拟定部件指令性工艺规程时，基本上确定了所用装配型架的品种、数量及基本方案。一般说，在型架设计人员着手设计时，设计要求及技术条件已经基本上确定，以文件形式予以说明了。

型架设计必须的原始资料包括：

(一)型架设计任务单

型架设计任务单（或工艺装配申请单），是设计人员接受任务、安排工作的依据。在任务单中指出所要设计的型架的工件图号、名称、型架功用、数量以及同其他型架的关系。当然，特殊情况下也可以通过会议形式口头下达任务。(二)装配件的结构图纸与技术条件

通过熟悉产品图纸及技术条件掌握装配对象的结构特点，了解与装配准确、与协调互换等有关的技术要求。同时还应熟悉相配合的组合件或部件的结构，因为他可能给所设计的型架提出补充的要求。

（三）产品装配方案或指令性工艺规程和工艺装配协调图表

型架设计人员在研究了上述文件之后，应当掌握：

1.在该型架上进行装配的零件、装配件的供应状态和先后顺序；

2.该产品的装配工艺过程，包括：在型架内装配零件、组合件的定位方式，所使用的工具和设备（如铆接中使用的风钻、铆枪和手提式压铆机等）；

3.该型架的协调关系及安装型架用的标准工艺装备，即制造和协调依据；

4.了解与该型架内的装配工艺过程有关的其他工艺规程。

（四）型架设计技术条件

这是装配工艺员根据产品图纸、技术条件、指令性装配工艺规程及工艺装配协调图表等指令性工艺文件，从工艺和使用的角度对型架提出的具体要求。它以文件形式附于型架设计任务单中。实际上，它常常是工艺人员与型架设计人员协商后写成的。其内容包括：

1.在型架内需要完成的工作，进入装配的零件及装配件的定位基准，特别是部件外形定位件和主要接头定位件的形式，定位尺寸(如果是工序尺寸，应注明加工余量)；

2.型架的制造依据和安装方法；

3.对型架构造的原则性意见。如装配对象在型架内的放置状态、型架骨架的结构形式，最好画出草图；

4.在型架内完成装配后，工件的出架方式和方向，出架用的设备；

5.对辅助设备的要求，如对冷气管路、照明的布置及其他特殊要求。

设计的夹具或型架，应该技术先进，经济合理，使用方便，在很大程度上决定于技术条件订得是否合理。

（五）型架元件及结构的标准化资料

标准化资料主要是指航空工业部颁标准，特别是工厂现有库存的标淮件成品及在制品清册，停止使用的型架清册。现有材料及即将到厂的材料的情况，生产准备车间的加工设备情况，工厂的生产条件及传统技术经验，其他单位的先进经验等也都应了解与掌握。

二、型架设计的内容和步骤

熟悉原始资料之后，主要是根据型架设计的技术条件，开始着手型架的设计。为使设计工作顺利进行，一般可把设计工作分为三个阶段：

(一)草图设计或型架设计方案的拟定;

(二)绘制工作总图;

(三)绘制零件图。

草图设计或拟定型架设计方案应确定的主要内容有：

1.型架设计基淮的选择；

2.装配对象在型架中的放置状态；

3.选择工件的定位基准，确定主要定位件形式及其布置，尺寸公差的选择；

4.工件的出架方式；

5.型架的安装方法；

6.型架结构形式的确定；

7.骨架刚度验算；

8.型架支承与地基估算；

9.考虑温度对型架准确度的影响。

三、型架设计基准的选择

型架设计与其他机械设计一样，必须首先正确地选择设计基准，根据它确定型架上各个零件和装配件的相对位置。如果基准选择不当，在设计时确定工作尺寸和检验这些尺寸时都将遇到困难，会降低型架准确度和延长安装周期。

一般情况下，应以飞机部件的设计基准作为成套的装配型架和成套的标准工艺装备的设计基准，这样可以避免基准转换时繁杂的计算，也可消除制造时由于基准转换引起的误差积累。

在具体选择时应注意：

1、对相邻部件的装配型架，例如中翼——外翼——副翼——襟翼装配型架，或者同一部件中不同组合件的装配型架，例如机翼中的前缘——梁——壁板装配型架，都应当选择同一的设计基准轴线，如图3—1。

2、型架设计基准的选择，还应力求简化尺寸的计算，以便制造及检验。

3、型架设计基淮的选择，要与安装方法相适应。例如，用型架装配机安装型架时，要求有三根相互垂直的坐标轴线作为基准。用划线钻孔台安装卡板端头或塑造卡板工作面时，要求基准线垂直于各框或肋的平面，各安装尺寸都应是50毫米的倍数。

图3-1机身部件与板件装配型架都用一基准线示意图

四、装配对象在型架中的放置状态

工件在型架中的放置状态应使工人在最有利的工作姿态下进行工作，即应使大部分操作是在站立姿态下，在高度为1.1—1.4米范围内工作。此外，还应考虑节省车间面积。

工件在型架上的放置状态样式很多，可根据上述原则、结合工件结构特点和装配工作内容予以确定。对一般尺寸的梁、隔框、翼肋等平面组合件，可在非转动式夹具内平放或竖放，最好采用转动式夹具。对大尺寸框类或圆形结构件，如大型机身隔板、机头罩等，可设计成转动式夹具。对于板件，一般都采用立放。机身类的段、部件的放置状态大多与飞机的飞行状态一致，这样放置可使隔框处于垂直位置，定位件布置方便，特别是型架平板布置合理，同时大型飞机机身装配时往往以座舱地板作为定位基淮，地板处于水平位置，对装配工作有利。对于翼面类部件，习惯于垂直放置，即前缘向下，这样放置适合于采用卡板定位的型架，装配工作可以从两面接近，也便于前缘内部的操作。

五、选择工件的定位基准、定位件形式及其布置方式

“定位基准”是指用来确定零件或装配件在机床或型架(夹具)内位置的那些零件或装配件的表面。因为飞机机体薄壁结构一般都是非刚体，所以不能简单地

应用刚体零件的“六点定位原则”，而是要有适当的“过定位”。过定位的程度取决于工件的刚度。例如，整流包皮的蒙皮薄，骨架刚度也弱，外形变化大，所以常用包络式夹具，整个表面都是定位面。板件型架一般每个框或肋处都有一块内型板或一对外卡板，采用了若干个切面的线定位。梁或框等平面组合件夹具，定位件间距一般为200毫米—500毫米，采用的是若干个“点”(实际上是一小面)定位。具有较大刚度的板件或段件在部件型架中定位，多采用四个工艺接头定位件，这种情况下，过定位的程度就更小了。所以，定位件的数量与形式，只能根据工件刚度和生产经验确定。

六、出架方式

工件在型架内装配完以后的出架方式是型架结构方案中的主要问题之一，对型架结构影响较大。出架方式选择得好，可以简化型架结构，出架安全，不致损伤工件，还可节省厂房面积，简化搬运设备。对于较小的工件，出架较为简单，只要有关的定位夹紧件能收缩足够尺寸，就能取出工件。对于大尺寸部件，尤其是大型飞机的大部件，出架方式应该认真考虑。大尺寸部件一般有三种出架方式：从型架上方吊出；纵向出架；侧向出架。

(一)从型架上方出架

一般利用厂房吊车从型架上方吊出，这要求厂房高度能容许产品提升到型架高度之上。为使型架上梁不妨碍产品的出架，要求上梁的布置应偏离工件一定距离，如图3—2(a)，或上梁是可移动的，如图3—2(b)。有的型架，把长度不大的梁做成可绕某垂直轴（图3—2(c)中的件5）转动的结构。

图3-2型架上梁的不同结构形式

（a）型架上梁应有一定距离；（b）上梁可移动；（c）上梁可转动。

1-固定梁；2、4、7-产品；3-可移动梁；5-可转动梁轴线；6-上梁。

(二)纵向出架

要求一端的两立柱之间有较大的空间，型架内有吊挂导轨，如图3—3所示，这是个中翼装配型架，它采用四柱四梁的骨架结构。

图3-3产品纵向出架

1-产品；2-吊挂；3-导轨；4-上梁；5-卡板；6-立柱；7-下梁。

(三)侧向出架与架车式型架

重量不太重的产品，可用型架内专用吊车吊出，如图3—4(a)所示。较重的产品可用架车从侧向下架，如图3—4(b)所示，架车的托板伸进机翼前缘的下方，然后将机翼稍作转动，安放在架车的托板上。

图3-4 产品侧向出架

（a）在型架上安装专用吊挂；（b）用架车从侧面出架。

1-专用吊挂；2-产品运输车。

第四节装配型架方案确定

根据上述三章内容及结合产品外形尺寸大小和主要部件分析，提出下述设计方案：

由于产品外形简单，尺寸较小，并且以短舱中轴线上下对称，因此在型架基准的选择时可以以短舱中轴线作为整个产品装配的基准，这样就大大简化了型架尺寸的计算。

产品外形呈矩形状，可以采用与其相似外形的型架装配工作面。由于产品尺寸较小，重量较轻，因此可已将其水平放置于装配工作面内，纵向采用横向托板前后安装定位零件。由于产品是薄壁框型零件，装配时必需压紧固定，所以采用两组钩形压紧器进行压紧。横向定位结合产品上的两组三个接头，应用相对应的交点定位件将其连接定位。型架采用立式浇注框架，放置于工作车间水平地面上。

产品装配完毕时，只要松开钩形压紧器和交点定位件的插销，就可将产品从型架上方取出。

装配型架如下图3-5和3-6所示：

图3-5 装配型架俯视图

图3-6 装配型架主视图

第五节定位件和夹紧件的选择

装配夹具的布置决定结构工艺特性，定位方法，零件及装配单位装配条件，装配与完成连接过程的工序顺序，装配夹具示意图，以及完成连接采用的设备与工具装配夹具随着装配时所完成连接的形式可有一些组合。在装配夹具的每种形式中，可完成铆接、焊接、胶接结构的组件、板件、锻件的不同装配过程。

在装配过程中，要确定零件、组合件、板件、锻件之间的相对位置，这就是装配定位。

在装配过程中，对定位的要求是：（1）保证定位符合图纸和技术条件所规定的准确度要求；（2）定位和固定要操作简单且可靠；（3）所用工艺装备简单、制造费用少。

在飞机装配中，常用的定位方法有：（1）用基准零件定位；（2）用划线定位；（3）用装配孔定位；（4）用坐标定位孔定位；（5）用基准定位孔定位；（6）六、用装配型架定位。

由于此产品的刚度比较小，位置准确度要求较高，因此采用定位器定位。

装配件的定位件采用交点定位件如图3-7所示：

图3-7 交点定位件

夹紧件采用钩形压紧器进行压紧，如图3-8所示：

图3-8钩形压紧器

第六节型架的安装及检查

飞机制造的一个很重要的特点，就是在飞机装配时采用了许多大尺寸的、结构复杂的装配型架。装配型架的制造包括型架元件（即型架骨架元件和定位夹紧件）的加工和型架的安装。型架元件用一般的机械加工方法就可以达到技术条件的要求，而保证各定位件在大尺寸的型架上的安装准确度则是比较困难的。

首先，能否保证飞机装配的准确度，在很大程度上决定于装配型架的准确度，

而且是型架安装的准确度。

其次，每个部件在各个装配阶段，都采用了各不相同的装配型架，在型架的安装中，还要保证这些型架之间的协调准确度。

第三，在飞机的成批生产中，所使用的装配型架和标准工艺装备数量多，结构复杂，制造工作量很大。如何提高型架的安装效率，缩短生产准备周期，降低型架的制造成本，也是型架安装技术中要解决的重要问题。

型架安装方法有：

通用测量工具安装方法；

标准样件安装法；

型架装配机安装法；

光学仪器安装法；

激光准直仪安装法；。

结合产品装配工艺采用标准样件和型架装配机的安装方法等。

一、型架安装过程

(一)型架托板的外形预先按样板加工好，然后在划线钻孔台上准确的确定托板固定孔的位置，保证托板相对于型架设计基准的尺寸确定。

(二)浇注框架上的交点定位件和钩形压紧器在框架上的准确定位，用型架装配机定位和安装，保证交点定位件在空间的准确位置尺寸。

(三)最后把型架各个零件准确地组织安装起来，通过连接件连接固定各个定位件。

二、型架的检查

完成该型架的制造后，进行检查的主要内容有：压紧器的开合，工作是否方便灵活，定位挡板和定位件的定位是否准确，是否有利于装配，型架骨架焊接缝处目视有无裂纹，产品的出架是否方便等。

第四章装配工艺规程

部件装配工艺规程包括装配的各阶段内容，装配基准，定位方法，装配用的主要工艺装备，设施和检验方法，以及主要零件，组件等供应状态和各阶段的交付状态等，所制定的装配各阶段的工作。工艺规程是进行装配工作的主要依据。

其主要的内容有：