飞机装配定位方法及其应用案例解析

一、飞机装配定位方法及其应用案例飞机装配过程一般是由零件先装配成比较简单的组合件和板件，然后逐渐地装配成比较复杂的锻件和部件，最后将部件对接成整架飞机。

机翼和机身具有不同的功能，故结构不同，所以要设计成两个单独的部件，发动机装在机身内，为便于更换，维护和修理，将机身分为前机身和后机身，鸵面相对于固定翼作相对运动，故划分为单独部件，某些零件设计有可卸件，以便维护，检查及装填用。

在装配过程中首要问题是要按图纸及设计要求确定零件，组合件之间的相对位置，即进行装配定位。

定位方法是完成在装配过程中定位零件、组合件的手段，包括基准件定位法、画线定位法、装配孔定位法和装配型架定位法四种常用的定位方法：1、用基准零件定位待装配的零件、组合件以基准零件、组合件或者先装的零件、组合件来确定装配位置。

这种装配定位方法简便易行，装配开放，协调性好，在一般机械产品中大量使用。

基准零件一般是先定位或安装好的零件，零件要有足够的刚度及较高的准确度，在装配时一般没有修配或补充加工等工作。

在飞机制造中，液压、气动附件以及具有如（图1-1）所示，连接框和长行用的角片可以预先装在长行上，然后按角片确定框的纵向位置，或者在骨架装配时按框和长珩定位角片。

这种基准件定位法要求基准件位置准确、刚性强，多用于小零件和小组合件的定位，方法简单、方便。

2、用画线定位即待装配的零件按画在零件上的线条确定装配位置，如（图1-2）所示，角材位置按腹板上划线定位。

这种定位方法准确度较低，一般用于刚性较大，无协调要求和位置准确度要求不高的零件定位；还有此方法工作效率不高，容易产生差错，所以在飞机研制阶段为了减少工艺装配数量，采用这种方法定位零件，在成批生产中作为一种辅助的定位方法3、用装配孔定位即是把相互连接的零件、组合件分别按一定的协调手段，具体过程如下：装配以前，在各个零件的部分铆钉位置上（一般是每隔400mm左右钻一个装配孔，孔径比铆钉孔径小）预先按各自的钻孔样板分别钻出装配孔，装配时个零件之间的相对位置按这些装配孔设置。

如图1-3所示。

其中，孔称为装配孔。

装配孔的数量取决于零件的尺寸和刚度，一般不少于两个。

在尺寸大、刚性弱的零件上取的装配孔数量应适当增加。

这种定位方法在铆接装配中应用比较广泛。

它适用于平面型和单曲面壁板型组合件装配。

按装配孔定位的特点：（1）定位迅速、方便；（2）减少或简化装配型架；（3）开敞性好；（4）比画线定位准确度高。

用装配孔定位的装配方法不需要使用专用夹具，故在成批生产中，在保证准确度前提下，应尽量使用装配孔定位的方法。

对一些形状不是很复杂的组合件或板件，如平板、单曲度以及曲度变化不大的双曲度外形板件，都可采用装配孔方法进行装配。

4、用装配型架定位最基本的一种定位方法。

准确度取决于装配型架的准确度，保证装配准确度先保证装配型架的准确度。

由于飞机的零件、组合件尺寸大，刚度小，因此，为了进一步提高零部件之间的协调性和互换性，确保装配准确度，在飞机装配中通常采用装配型架（夹具）定位来保证零组件在空间相对准确的位置关系。

装配型架定位是飞机制造中最基本的一种定位方法，它除了起定位作用外，还有校正零件形状和限制装配变形的作用。

一般机械产品的装配夹具是为了提高生产生产率，而飞机装配型架的主要功能是确保零件组件在空间相对正确位置。

零件定位、校正零件组件的空间位置的准确度。

图1-4 机翼装配型架示意图图1-4所示为机翼装配型架示意图。

机翼外形由卡板定位，机翼接头及副翼悬挂接头由反映部件之间连接关系的接头定位器来定位。

飞机装配中采用了大量装配复杂的型架，使制造费用大，生产准备期长，因此，在型架设计中应仔细研究各装配单元的定位方法，在确保准确度的前提下，综合采用各种定位方法，使型架结构尽可能简单。

装配型架定位的特点：（1）装配的准确度高，有校验零件外行和限制装配变形的作用；（2）定位迅速、方便，可以提高装配工作生产率；（3）装配工作不够开敞，定位件占具空间；（4）保证产品达到生产互换和使用互换的要求；（5）生产准备周期长。

5、用坐标定位孔定位，定位孔分别配置在型架和零件上而装配孔在装配的两个零件上。

6、用基准定位孔定位，基准定位孔是配置在两个组合件板件或者锻件，而装配孔在两个零件上对定位的要求：（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可靠；（3）所用的工艺装备简单，制造费用少。

二、飞机装配型架的作用及其应用案例型架的功用：1、保证产品的准确度及互换性。

首先，应有过定位来保证零件的准确形状，这样才能保证工件在装配过程中既有准确形状又有必须的工艺刚度。

其次，无论铆接、胶接、焊接，在连接中都产生不同程度的变形，装配型架要能限制工件的变形。

第三，一般机械制造中保证产品互换性主要通过公差及配合制度和通用量具，而飞机制造中通过相互协调的成套的装配型架。

因此型架的另一特点是成套性和协调性。

2、改善劳动条件，提高装配工作生产率，降低成本。

飞机装配型架关键特性具有一般关键特性的特点，同时结合飞机柔性装配型架与数字化测控制系统在飞机装配中的应用，飞机装配型架关键特性还具有一些独特的特点：1）在装配型架设计阶段，根据用户需求与被装配产品特点，结合当前企业拥有的加工、制造等能力，设计产品装配型架。

在设计过程中主要涉及为保证飞机产品主要尺寸和位置的定位器设计、保证产品外形准确度的定位面的设计等，初步把这些主要尺寸作为关键特性进行控制。

装配型架关键特性与一般关键特性一样根据关键特性的可测量性和可控制性沿制造树逐级向下传递，形成关键特性树，同时上级关键特性由下级关键特性保证。

2）在装配型架安装阶段，把设计阶段定义的保证产品主要尺寸和外形准确度等定位特征作为关键特性，在主要定位结构上设置靶标点，把测量靶标点的坐标与理论坐标相比较，进行实时反馈和补偿，精确安装各种定位器。

3）在产品装配阶段，控制系统控制随动定位器运动到理论位置以精确定位产品，把这类通过控制系统控制的随动定位器或定位机构的精确定位也作为关键特性进行控制。

航空制造业的竞争日趋激烈，人们要求飞机的承载能力更强，更高效，而交货周期却更短。

为满足这些严格的要求，飞机设计师不得不寻求更先进的设计方法和工具，以提高产品质量，缩短研制周期。

有限元分析方法和智能设计系统加速了产品的优化设计，使零件、组合件的设计达到了前所未有的精度。

这些先进的方法和工具为型架设计方法的改进提供了技术基础。

传统型架设计方法存在的问题飞机结构件尺寸大，刚度小，而制造精确度要求高。

为保证产品制造精度和互换协调，飞机制造过程中采用了成套装配型架。

为减小装配过程中结构的变形并保证准确定位，现有装配型架采用刚性结构，而且一套型架只能用于一个装配对象，因此，飞机许多公司都采用了“确定装配”生产准备过程中需制造大量的装配型设计方法。

架。

由于尺寸大，结构复杂，因此，装确定装配是用来描述产品设计过程的配型架的制造周期长，成本高，而且占一个术语，其基本思想是构成产品的地面积大。

传统的装配型架上要安装许多定位件，为保证定位精度，定位件的安装往往需要专用安装仪器，如电子经纬仪、激光准直仪等，工作的分散性差，安装效率低，安装周期长。

一般飞机生产准备周期占飞机研制周期的１／２以上，而装配型架的设计制造是飞机生产准备的主要内容之一。

减少型架的制造时间对缩短整个飞机研制周期有重要意义。

为缩短生产准备周期，人们希望飞机设计完成后，生产工装很快就能投入使用，而型架设计的依据是飞机结构数据，因而传统的型架设计往往在飞机设计完成后才开始进行。

实际生产过程中，在型架设计中确定装配设计方法装配对象的设计数据经常改动，导致装配型架的设计随之改动，这又延长了型架的设计制造周期。

确定装配设计方法为缩短飞机研制周期，目前国外许多公司都采用了“确定装配”设计方法。

装确定装配是用来描述产品设计过程的一个术语，其基本思想是构成产品的不同零件在预定义的结合面配合装配，整个装配过程不需要专门的测量仪器和复杂的测量及调整。

确定装配设计方法属于面向制造和装配的设计方法的一部分，这种设计方法的潜在好处是减少工装和工具，提高装配效率，从而减少生产准备周期和制造费用。

从理论上讲，这种设计方法要求零件的准确度高，不同零件“吸附在一起（Ｓｎａｐｔｏｇｅｔｈｅｒ）”就可保证产品装配的准确度。

因此，这种设计方法必须以三维ＣＡＤ系统和智能设计为设计工具，以高精度ＣＮＣ设备为加工手段。

在型架设计中确定装配设计方法的一个具体应用就是采用“销钉板”（Ｐｅｇｂｏａｒｄ），比如在立柱上加工许多标准的坐标孔，有相应标准的销钉与坐标孔配合。

为了定位装配对象，专门加工了许多定位用刻度板完成专用结构的设计制造，这些刻度板上也有坐标孔，专用门加工了许多定位用刻度板，这些刻度板上也有坐标孔，可以通过销钉及相应的坐标孔将刻度板定位在立柱的销钉板上。

刻度板是专门针对针对装配对象的特点加工的，用于桁条等结构的定位。

飞机结构和装配型架的并行设计民用飞机的结构尺寸愈来愈大，如目前最大的超大型客机Ａ３８０，双层客舱，高２４ｍ，长７３ｍ，翼展宽８０ｍ，标准机型载客５５０～６５０人。

飞机结构的大型化对设计人员提出了新的挑战。

由于结构尺寸的增大，设计人员需要解决承载和空气动力外形方面所遇到的许多问题，从而导致设计周期更长，设计更改更多，这必然影响工装的设计、制造周期，延长了产品的上市周期。

要缩短产品上市周期，在飞机结构设计的同时就应开始工装设计，即飞机产品和飞机工装的并行设计。

由于工装的设计依据来源于飞机产品数据，要在最终产品数据还未确定的情况下进行工装设计，工装的部分结构必须独立于产品数据。

工装和产品并行设计的一个基本思路是改变传统的工装结构，将其划分为独立于产品数据或只需要基本数据的标准结构和依赖于最终产品数据的专用结构件两部分。

装配型架的标准结构部分主要有立柱、底座、辅助支撑等，专用部分主要有用于定位桁条的刻度板、接头定位件等。

专用件一般尺寸较小，设计、加工制造周期很短，并且不需专门的大型加工设备。

标准结构的设计不需要最终产品数据或只需一些基本数据，因此在飞机产品设计的初期就可进行设计制造可进行设计制造，当产品最终版本发放后只需较短的时间就可完成专用结构的设计制造。

标准件和专用件采用确定装配设计方法非常方便，并且不需专用安装工具，装配周期短。

这样，在产品设计完成后很短时间内型架就可投入产品装配。

确定装确定装配和并行设计方法在Ａ３８０壁板装配型架的设计制造中取得了巨大的成功。

空中客车英国公司以三维零件实体定义和开发的智能设计系统为工具，制造工程师可以将零件几何特征很快转换为桁条定位指针，用于定位每一个桁条。

装配型架的柔性设计大型飞机的装配型架更加庞大，制造周期长，占地面积大。