飛機裝配工藝接頭設計

石璐

摘 要：基于多個定位器支撐的數字化調姿工裝中，機身與定位器之間應能夠形成球鉸連接，而機身的自身結構中，未設置與定位器相連接的過渡裝置。因此，需要設計專用的工藝接頭實現機身與定位器的過渡連接。由于翼身數字化裝配系統中的機身結構為“半硬殼式結構”，主要由桁條、隔框、加強框以及外蒙皮構成，機身剛度相對較弱，因此需要合理設計工藝接頭的機構及其與機身的連接方式，使其能將定位器的集中載荷分散到機身上，減小機身的調姿內力和支撐部位的變形，確保機身調姿過程的安全性。

關鍵詞：工藝接頭布局原則；工藝接頭設計

1.工藝接頭布局原則

工藝接頭的布局會影響機身的變形情況與調姿工裝的載荷分配情況，在翼身數字化裝配系統中，工藝接頭的布局選擇遵循以下原則：

（1）考慮支撐部位的剛性，機身的不同部位結構不同，剛度差別也較大，支撐位置首先考慮加強框等剛度較好的位置，以避免由于機身重力產生的變形過大而影響調姿精度。

（2）考慮定位器的均承性，機身由多個定位器支撐，在調姿過程中期望定位器均勻承載，因此盡量將支撐點設置在沿機身重心對稱分布的位置上。

（3）考慮安裝的便捷性，工藝接頭的安裝位置應便于安裝、拆卸等工作。

（4）考慮調姿穩定性，機身入位后與定位器構成并聯機構后，應能保證機身在調姿過程中的穩定性。

（5）考慮整個調姿工裝的開敞性，翼身數字化裝配工裝結構緊湊，零部件數量較多，部分安裝步驟需人工操作，因此支撐位置應能保證機身在調姿過程中避免與其他工裝設備干涉，有足夠的操作空間。

2.工藝接頭設計

2.1工藝接頭結構

為使工藝接頭易于加工、裝配，其結構應盡量簡潔、輕便。工藝接頭主要由機身連接面板、定位器連接球頭和加強筋板組成。機身連接面板上設置有多個螺栓孔，螺栓孔可安裝M5或M6或M8的高強度抗剪螺栓。機身連接面板和螺栓孔根據機身三維模型配合制作，使機身連接面板貼合蒙皮安裝。加強筋板與機身連接面板之間為焊接連接，并經過退火處理，以消除焊接應力。定位器連接球頭與加強筋板之間通過六個M10螺栓相連接。加強筋板上設置有工藝孔和吊裝銷軸安裝孔。圖2.1為兩種工藝接頭的結構示意圖，分別用于安裝在中機身與后機身，兩種工藝接頭的結構類似，但機身連接面板的形狀差別較大。為使工藝接頭易于加工、裝配，其結構應盡量簡潔、輕便。工藝接頭主要由機身連接面板、定位器連接球頭和加強筋板組成。

2.2工藝接頭與機身的連接方式

在飛機裝配過程中，要求工藝接頭與機身固接，其相對位置保持不變。為保證連接的可靠性同時便于工藝接頭的安裝、拆卸，采用螺栓組將工藝接頭與機身相連接，如圖2.2所示。在機身連接面板與機身的貼合面上設置有保護膠帶層，用于保護機身蒙皮并改善機身的受載狀況。機身一般由蒙皮、連接角片、隔框、桁條組成，各組件之問用鉚釘固接。通常蒙皮與桁條一起承受由于機身彎矩引起的拉壓正應力和由剪力和扭矩作用而引起的剪切應力，隔框連接角片用于承受來自外部的集中載荷并將集中載荷分散至蒙皮上.根據工藝接頭的安裝位置，在連接角片和蒙皮上的部分鉚釘孔用于安裝螺栓，當機身裝配完成后，需對機身進行補鉚。

2.3工藝接頭與定位器之間的連接方式

在機身調姿之前首先要完成機身的入位過程，印通過定位器各軸的進給調整定位囂頂部入位鎖緊裝置的位置，使定位器連接球頭與入位鎖緊裝置中的球托同心并貼臺。入位鎖緊裝置的結構如圖2.3所示，主要包括球頭鎖緊部件，入位測量部件及測力部件。球頭鉚緊部件主要由伺服電機、蝸輪蝸桿，轉盤.卡爪。調整螺母和光電傳感器等組成，伺服電機通過連軸器與蝸輪蝸桿相連，在蝸輪頂部固接有轉盤，轉盤頂部沿圓周方向均布安裝有三個卡爪，卡爪底部為齒狀結構與轉盤嚙合，當伺服電機通過連軸器和蝸桿帶動蝸輪作回轉運動時，由于轉盤與蝸輪固接，轉盤與蝸輪共同作回轉運動，從而驅動卡爪沿轉盤徑向移動，完成對機身工藝球頭的夾緊或放松。在卡爪尾部安裝有調整螺母，通過改變調整螺母的擰入深度可控制卡爪的行程，在卡爪上方設置有光電傳感器用于檢測卡爪的實際位置。八位測量部件中設置有四個位移傳感器，當定位器連接球頭接觸到位移傳感器時，可通過位移傳感器的讀數計算出定位器連接球頭的實際位置與理論位置的偏差，進而引導定位器的進給，保證機身的準確入位。測力部件中設置有拉壓傳感器，用于檢測定位器的承載狀況。

當機身入位完成后，球頭鎖緊部件中的伺服電機驅動卡爪進給，限制定位器連接球頭的位置，防止其逃選出球托；但卡爪并未鎖緊定位器連接球頭，定位器連接球頭仍可在球托內自由轉動。球托與卡爪限制了定位器連接球頭的移動自由度，但并為約束其轉動自由度，即定位墨連接球頭與球托構成了一個球鉸連接。

結論

本文針對飛機數字化裝配工藝需求，設計了一種工藝接頭用于定位器與機身之間的過渡連接，為保證飛機裝配質量。

參考文獻

[1] 牛春勻.實用飛機結構工程設計[M].北京：航空工業出版社，2008.