《飞机装配技术》PPT课件.ppt

飞机装配技术,飞机装配技术,4.1 飞机结构的分解 4.2 装配准确度 4.3 装配定位方法 4.4 装配基准 4.5 装配工艺设计 4.6 飞机装配中的连接技术,4.1飞机结构的分解,部件,段件,板件,组合件,为了满足飞机的使用、维护以及生产工艺上的要求，整架飞机的机体可分解成许多大小不同的装配单元,飞机结构的可划分性首先取决于结构设计，即飞机结构上是否存在相应的分离面， 而且划分出来的装配件，必须具有一定的工艺刚度。这是在飞机结构设计过程中应全面、周密考虑的主要问题之一，使所设计的飞机不仅能满足构造和使用上的要求，还必须同时满足生产工艺上的要求。,飞机机体结构划分成许多装配单元后，两相邻装配单元间的对接结合处就形成了分离面。一般可分为两类： 1）设计分离面 2）工艺分离面,（1） 设计分离面,设计分离面是根据构造上和使用上的要求而确定的。 如飞机的机翼，为便于运输和更换，需设计成独立的部件； 如襟、副翼或舵面，需在机翼或安定面上作相对运动，也应把它们划分为独立的部件； 又如歼击机机身后部装有发动机，为便于维修、更换，就把机身分成前、后机身两个部件。 设计分离面都采用可卸连接（如螺栓连接、铰链接合等），而且一般要求它们具有互换性。,1雷达天线罩 2乘员(救生)舱 3中机身前段 4变后掠翼枢轴区 5中机身后段 6垂直安定面 7水平安定面 8后机身 9吊舱 10外翼 11机翼贯串部分 12前机身 13低空飞行操纵舵,飞机的机翼，为便于运输和更换，需设计成独立的部件,机身后部装有发动机，为便于维修、更换，就把机身分成前、中、后机身多个部件,（2）工艺分离面,工艺分离面是由于生产上的需要。为了合理地满足工艺过程的要求，按部件进行工艺分解而划分出来的分离面。 由部件划分成的段件； 以及由部件、段件再进一步划分出来的板件和组合件，这些都是工艺分离面。 工艺分离面之间一般都采用不可卸连接，如铆接、胶接、焊接等，装配成部件后这些分离面就消失了。,l-翼肋；2-前缘翼肋；3-机翼前缘；4-机翼前梁；5-机翼中段上、下壁板；6-机翼后梁；7-机翼中段； 8-机翼后部； 9-翼尖；10-机翼后部上、下壁板；11-机翼后部纵墙；12-副翼；13-副翼调整片；14-襟翼；15-翼肋后段；16-翼肋中段 机翼划分成段件和板件示意图,1-侧板件；2-中段大粱；3-隔框；4-机身后段； 5-板件；6-机身中段；7-板件 机身各段划分成段件和板件示意图,工艺分离面的划分有显著的技术经济效果。 部件划分为段件后： 增加了平行装配面，可缩短装配周期 减少了复杂的部件装配型架数量 改善了装配工作的开敞性，提高装配质量 部件、段件进一步划分为板件后： 为提高装配工作的机械化和自动化程度创造了条件 有利于提高连接质量,（3）工艺分离面的划分考虑的装配原则,工艺分离面的划分需要考虑两种装配原则，即装配工作的集中与分散 ： 分散装配原则 如果一个部件的装配工作在较多的工作地点和工艺装备上进行，即为分散装配原则 集中装配原则 如装配工作集中在少数工作地、在少量的工艺装备上进行，这就是集中装配原则。,采用分散装配原则的效果主要是： 增加平行工作地，装配工作可分散进行，扩大了工作面； 结构开敞可达性好，改善了装配劳动条件，并有利于装配连接工作的机械化和自动化。 从而能提高劳动生产率，缩短部件装配周期，也有利于提高装配质量。 一般用于批量生产 集中装配原则的主要优点是： 需要的专用装配工艺装备较少，协调关系比较简单。因此可使生产准备周期缩短，也可减少工艺装备的费用。 一般用于试制和产量不大时,工艺分离面的选取原则 选取工艺分离面时应结合生产性质(试制、小批生产或大批生产)、年产量、生产周期、成本等因素进行综合技术经济分析。 (1)研制试制批采用相对集中的装配方案，适地选取工艺分离面，满足生产周期和装配周期的要求，主要考虑以下原则： 为了缩短大型部件或分部件总装的装配周期，能分出的装配单元尽量分出。 对于较小的部件或分部件，装配单元的划分除考虑工艺通路外，应使总装周期不超过大型部件的总装周期。 壁板尽量能划分出来，单独进行装配。 划分出来的装配单元应具有必要的工艺刚性。 考虑型架的复杂程度。分散装配若能使型架结构简化，制造费用和周期合适时，应划分出来。 特殊装配环境要求和特殊试验要求的装配单元应尽量划分出来。,工艺分离面的选取原则（续） (2)批生产时采用分散的装配方案，其分散程度取决于产量大小。批生产时工艺分离面的选取应考虑以下原则： 工艺分离面的划分只要有利于提高劳动生产率或保证产品质量，就应尽量多采用分散装配。 便于提高钻孔、制窝、连接的机械化程度。 使部件总装架内的装配周期缩短到最低限度。 便于建立装配流水线。,对工艺分离面的设计要求 工艺分离面的划分取决于飞机结构的可能性。因此，飞机结构设计阶段就应考虑满足批生产要求的飞机结构工艺分解的可能性。为了满足工艺上的需要，在对图样进行工艺性审查时，对工艺分解应遵循以下原则： (1)尽量减少装配周期长的总装架内工作量，如部件总装、分部件总装等。尽可能多的形成大型组件，避免以散件形式进入部件总装。 (2)结构设计中尽量壁板化，以便采用机械化、自动化连接技术，提高劳动生产率，缩短装配周期。 (3)工艺分离面上的协调部位应尽可能的少。对于有协调要求的必须有相应的措施，如设计补偿、工艺补偿或者采用工装保证。,对工艺分离面的设计要求(续） (4)工艺分离面上结构件之间的装配关系应采用对接形式或搭接形式，避免采用插装。 (5)工艺分离面上结构连接应有充分的施工通路。在可能情况下，装配顺序应是自内向外。 (6)不同装配特点(环境条件、试验条件、连接形式、工艺特点)的装配件应通过工艺分离面或设计分离面单独划出。如机身的气密部分、复合材料、蜂窝件、胶接件等。 (7)工艺分离面的划分使各个装配工作站的装配周期基本平衡。,飞机装配好以后应达到规定的各项性能指标，其中包括飞机的空气动力性能、飞机的各种操纵性能、飞机结构的强度和耐久性能等各项指标。 飞机装配准确度对飞机各性能均有直接影响。 飞机外形准确度直接影响空气动力性能。由于飞机结构特点（薄壁结构，零件多、尺寸大、刚度小），外形准确度很大程度上取决于飞机装配准确度。 飞机操纵系统的安装准确度直接影响飞机各项操纵性能。 飞机装配的结构连接质量，零件制造和装配产生的残余应力影响结构的强度和疲劳寿命。 飞机装配准确度还影响产品的互换性。,4.2 装配准确度,部件气动力外形准确度 部件内部组合件和零件的位置准确度 部件之间接头配合的准确度 部件间相对位置的准确度 其它准确度要求,为保证飞机产品质量，飞机装配准确度主要有以下要求：,（1）部件气动力外形准确度,飞机外形准确度：飞机装配后实际外形偏离设计给定的理论外形的程度。,超音速歼击机外形准确度要求,（1）部件气动力外形准确度,飞机外形波纹度要求：外形波纹度误差是两相邻波峰波谷的高度差H和波长L的比值。,（1）部件气动力外形准确度,外形表面平滑度：表面局部凸起和凹陷，包括铆钉、螺钉、焊点处的局部凸凹缺陷，蒙皮口盖对缝间隙和阶差等。通常顺气流和垂直气流方向的偏差有不同要求。,蒙皮,1 蒙皮对缝间隙及阶差如下图所示，a为蒙皮对缝基本间隙，h为蒙皮对缝基本阶差,部件对接处蒙皮对缝间隙及阶差的偏差,a为部件蒙皮对缝基本间隙，h蒙皮对缝基本阶差,对基准轴线的位置要求（大梁轴线、翼肋轴线、隔框轴线、长桁轴线等的实际装配位置相对于理论轴线的位置偏差），即框、肋、梁、长桁装配位置要求。,一般规定梁轴线允许的位置误差和不平度不超过0.51.0mm，普通肋轴线的位置误差是12mm，长桁位置误差在2.0mm以内,(2)部件内部组合件和零件的位置准确度,叉耳式接头配合要求： 孔与螺栓之间为H8/h7或H9/f9 在叉耳宽度方向上，间隙一般 为0.21.0mm或间隙配合,(3)部件之间接头配合的准确度 结构件间配合准确度,不可卸零件间配合要求 零件贴合面之间的间隙偏差,围框接头配合要求： 孔与螺栓配合间隙0.10.25mm 接头对接面允许局部存在 0.10.2mm的间隙，但接触面积 之和为总面积的70%以上,(3)部件之间接头配合的准确度 结构件间配合准确度,(4)部件间相对位置的准确度,表示机翼、尾翼相对于机身的位置准确度参数是上反角（或下反角）、安装角和后掠角以及对称性偏差。一般将其允差值换算成线性尺寸在飞机水平测量时检验。 操纵面位置要求：操纵面相对定翼面外形阶差、剪刀差、缝隙间隙偏差，通常称为操纵面吻合性要求。,（1.4）,部件功能性准确度 重量、重心、重量平衡、清洁度、密封性、接触电阻、表面保护、操纵性等产品图样和设计技术条件所规定的装配技术要求,(5)其它准确度要求,（6）影响装配准确度的误差,与定位方法无关的误差 由于连接引起的误差 由于车间温度变化引起的变形误差 与定位方法有关的误差 零件、组合件的制造误差 装配夹具误差 工件和装配夹具之间的协调误差 装配 = F（零件，夹具， 定位， 变形）,按误差性质分：系统误差和随机误差 系统误差：按一定规律重复出现的误差，常值或按一定规律变化的确定值。 例如装配夹具误差。对于某一确定的装配夹具，所有在此夹具上装配的部件，这个环节误差是常数值。 进一步，装配夹具的误差随温度变化有确定的函数关系。 随机误差：许多未知细小因素综合而成，在一定范围内大小不确定，其概率分布符合一定的统计规律。同样工件，使用同样的工艺、工装和设备，也不能做出完全相同的工件。 二者界限不是绝对的，可以互相转化。,4.3 装配定位方法,装配 定位、夹紧、连接 在装配过程中，首先要确定零件、组合件、板件、段件之间的相对位置，这就是装配定位。 在装配工作中，对定位的要求是： 1）保证定位符合飞机图纸和技术条件中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，制造费用低。 常用方法：按划线定位；按基准件定位；按装配夹具（型架）定位；按装配孔定位,（1）划线定位,1 手工划线法 在选定的集体零件上，按图样尺寸划出待装零件的定位基准线（即位置线），划线使用B-4B铅笔，镁合金零件上使用不含石墨的特种铅笔。划线装配的准确度取决于个人的技术水平。,在飞机上我们对划线工具有要求，对零件表面保护层有破坏的划线工具及对飞机材料有影响的划线工具不能使用。 例如:如果用含碳的笔在钛合金材料的工件上划线，活性碳会渗透到工件内，而我们的钛合金材料的工件一般安装在高温受热地方，如果活性碳与工件结合就会造成工件受热不均匀而使材料开裂，所以在飞机上划线工具有要求。 不能使用划线工具有：金属材料的划线工具（金属划针、圆珠笔等），对材料有影响的划线工具（铅笔、含碳的划线工具等）； 常用的划线工具有：石蜡笔、特种金属工具笔(不反光)、无碳水笔。 对于划线痕迹的去除我们经常使用的清洁剂为：异丙醇,（2）基准件定位,按基准工件（或先装工件）定位后装工件。 特点：是一般机械制造中基本的装配定位方法，其定位准确度取决于工件的刚度和加工准确度。 适用：刚度比较大的工件，在飞机装配中，由于工件刚性差，构造复杂，此法常作为辅助的定位方法。,按角片确定框的纵向位置,例如： 按长桁上巳装的角片确定框、肋的纵向（展向）位置；或者利用框、肋上的缺口弯边，确定桁条的位置。 还有当工件在装配过程中获得较大的刚度以后，则后装零件可以按该工件定位，如按装配完成的骨架定位蒙皮等,对基准件的要求 1)用作基准件的零件或结构件必须有较好的刚性，即在自重的作用下能保持自身的形状和尺寸。对于低刚性零件可以通过工装或其它方法增强其刚性。 2)基准件上用作定位基准的点、线、面的形状、尺寸、位置必须符合图样和协调要求，并满足待定位零件的位置要求。如果定位用的点、线、面是在装配过程中形成的，应该合理选择该零件上道工序的定位方法。,以基准件定位的应用实例 1)完全的基准件定位法 (1)装配过程中的一些零件定位：如在蒙皮上的口盖孔不留余量，口框、口盖按口盖孔定位。长桁与隔框连接的角片以预先装配好的隔框与长桁定位如图所示。,(2) 部件的定位：部件以基准部件上经过协调的孔和面为基准定位。如在架外进行的机身各段的对接，机身机翼的对接等。该方法可用于设计分离面、也可用于工艺分离面。在工艺分离面没有孔和面可利用时，则设置工艺接头，图所示为某机机头通过工艺接头以基准部件定位的例子。,2)以基准件作为辅助定位基准 采用其它定位方法如划线定位、装配孔定位、工装定位时，只控制部分自由度，其它自由度则按基准件定位。这种方法能保证零件之间的协调。例如蒙皮按装配好的骨架定位外形，普通肋的展向位置靠翼梁上的型材定位等。 在制订装配方案时应优先考虑此法。随着零件制造准确度的提高和整体件的采用，这种定位方法的应用将越来越多。,（3）装配型架定位,特点： 定位准确可靠：按夹具的定位件定位，由于夹紧、支托作用，对于低刚性零件还能消除定位间隙，限制装配变形 生产率较高：利用夹具进行装配定位操作迅速方便 缺点：但要求装配夹具保证相互协调，夹具的制造费用高，工作量大，生产准备时间长 适用：飞机装配中最广泛应用的基本定位方法,飞机装配型架和一般机械装配夹具功能有本质区别： 一般机械装配夹具的主要功能是提高劳动生产率。 飞机装配型架的主要功能是确保零组件的空间相对位置。 由于飞机产品的特点，飞机装配型架不遵守“六点定位原则”，往往采用多定位面的“超六点定位”。,装配型架定位常用定位件形式,（4）装配孔定位,按有定位关系的零件上预先协调加工的孔，直接确定零件之间的相对位置。 一般选用铆钉孔（或螺栓孔）作为装配孔，各自按样板（或其它协调工具）钻出较小的孔，按孔对准插入销子定位，装配铆接时再扩孔。 装配孔一般不少于二个，其数量决定于零件的尺寸和刚度的大小，尺寸大，刚度小的零件，装配孔的数量应适当增多，装配孔的位置应选取在有利于保证定位准确度、比较可靠，以及便于操作的部位。,特点： 按装配孔定位的准确度主要取决于装配孔的协同制造方法，以及定位时孔、销的配合精度 由于协调环节较多，误差积累一般较大 显著的优点是：定位方便迅速，不需要专用夹具，或者可简化夹具，提高定位效率。 因此，在能够保证定位准确度要求的前提下，应尽量广泛采用装配孔定位。 适用： 部件的部骨架的组合件装配 一些平板以及单曲率和曲度变化不大的双曲度外形板件也有采用，如右图：,装配孔的适用范围 1)适用于平面类组合件的腹板与加强型材、加强板、垫板、角片等的装配。对于气动外形准确度要求不高的低速飞机，其翼肋、梁、框上构成气动外缘的缘条也可以取装配孔。高速飞机一般不取。 2)适用于壁板类组合件的蒙皮与长桁、普通框、口框、加强板的装配。双曲度壁板取装配孔时其壁板的曲度不大且应平滑。框与蒙皮取装配孔时，其框距容差应大于装配孔的定位误差，同时还应考虑数块壁板同站位框的对接形式及补偿情况。连接在壁板上的补偿片一般不取装配孔。 3)取装配孔的组件、壁板应有一定的刚性，以保证在钻孔、铆接过程中不致变形。对于有气动外形要求的壁板，在蒙皮薄、刚性小的情况下，应考虑采用支撑装配夹具。 4)装配件之间取装配孔时，待定位的组合件、壁板、分部件应有足够的刚度，且装配孔的协调方法简单，易于实现。,装配孔的取制原则 1)每个零件一般选用两个装配孔，并应分布在零件的两端。特殊情况下可以例外： 尺寸大或刚性小的零件，装配孔可增至35个，个别特殊情况下也可多于5个，此时，装配孔的间距一般为400mm左右。 只选用一个装配孔，再结合其它定位方法(划线定位、基准件定位)确定零件位置。 2)装配孔一般不宜位于三层零件的重叠处。特殊情况下可以在多层零件中的几个零件上取制装配孔。 3)装配孔的位置距零件成形区(下陷、弯边、加强槽等)应不小于紧固件间距的两倍。 4)对称零件的装配孔应不对称地分布在对称轴线的两侧。 5)装配孔应取在铆钉、螺栓(钉)的位置处。,坐标定位孔定位：在型架和相应零件上配置定位孔。 基准定位孔定位：配置在相装配的两个组合件、板件或者段件上 装配孔、坐标定位孔、基准定位孔定位方法统称安装定位孔定位方法。在不同的时期、不同的企业、采用不同的技术有时会有不同的名称。,上述几种基本的定位方法有各自的优缺点，在实际生产中，应根据装配工件的结构特点、质量要求以及生产任务和生产条件等进行综合分析，合理选用各种定位方法。一般情况经常是几种方法综合使用。在成批生产中，主要应用装配夹具（型架）定位，尤其对于比较复杂的装配件以及与部件气动外形密切有关的零件和接头的定位，一般都需要用夹具定位；在广泛采用夹具的同时，用装配孔定位也较多，它对简化装配夹具十分有利；而划线定位法，在部件装配时，对结构内部的连接片、支架、固定板等的定位，也常有采用。,4.4 装配基准,基准确定结构件之间位置的一些点、线、面。 设计基准：,飞机水平基准线,对称轴线,翼弦平面,梁轴线、长桁轴线,框轴线、肋轴线,设计基准一般都是不存在于结构表面上的点、线、面。在生产中往往无法直接利用。因此，在装配过程中要建立装配工艺基准，来确定结构件的装配位置。 装配工艺基准： 定位基准确定结构件在工装上的相对位置； 装配基准确定结构件之间的相对位置； 测量基准测量结构件装配位置尺寸的起始位置。,部件装配中形成气动外形的装配基准,飞机各部件的气动力外形准确度直接关系到飞机的飞行性能，因此在装配过程中如何保证和提高部件外形准确度，是十分重要的问题。 各部件的气动外形主要都是在装配过程中形成的，其形成的方法按定位方法和装配基准的不同主要有以下三种： 以部件骨架表面为基准 以蒙皮外形为基准 以工艺孔为基准,(1)以部件骨架表面为基准,装配过程：首先把部件骨架在型架内装配，然后在骨架上装蒙皮（或板件），在蒙皮上施加外力（利用型架卡板或橡皮绳），使蒙皮紧贴在骨架上，最后连接骨架与蒙皮，形成部件气动外形。,误差积累为“由内向外”，部件气动外形的误差由以下几项组成 部件外形 = 骨架外形 +骨架零件装配 +蒙皮厚度 +骨架与蒙皮间隙 +装配变形,骨架零件外形制造误差 骨架零件的装配误差 蒙皮的厚度误差 蒙皮和骨架贴合误差 装配后变形,(2)以蒙皮外形为基准,其装配过程是：先把半肋、长桁连接在蒙皮上，或把桁条、补偿角片和蒙皮连接，装配成板件，然后通过外力使蒙皮紧贴在型架卡板上，最后把上、下半肋或把补偿角片与翼肋连接，形成部件外形 。,它们的误差积累“由外向内”，由下列诸环节组成： 部件外形=卡板外形 +卡板与蒙皮间隙 +装配变形,装配型架卡板外形误差 蒙皮和骨架贴合误差 装配后变形,(3)以工艺孔为基准,以工艺孔为基准的装配过程是： 蒙皮与部分骨架零件先装成板件， 而部件骨架按定位孔在型架中定位装配，型架上不用卡板， 然后蒙皮板件按装配孔在部件骨架上定位并连接，或者用钢带压板件与骨架贴合后再连接，最后形成部件外形， 这样可使部件装配型架的结构大大简化。,部件气动外形准确度主要取决于： 工艺孔位置 孔、销配合的精度 蒙皮板件的刚度等 由于基准转换以及工艺孔和定位件协调制造的环节多，误差积累较大，而且还受蒙皮板件的刚度及其外形准确度的影响，这方法多适用于外形准确度要求较低的部件。,上述部件装配过程中形成气动外形的不同方法，在很大程度上由部件结构特点所决定 例如：如果部件骨架与蒙皮之间没有补偿结构，一般就不可能采用以蒙皮外表面为基准的方法,(4)装配工艺基准的选择依据,1产品图样及技术条件 1)产品结构特点 (1)蒙皮与骨架之间设有补偿件或翼肋在弦平面采用重叠补偿形式，以及翼肋、隔板在弦平面分开且不相连接的结构是采用以蒙皮外形或以蒙皮内形为装配基准的先决条件。 (2)骨架零件为整体时只能以骨架为装配基准。 2)产品结构件的功用 (1)决定部件外形的结构件定位时，尽量采用以外形面作为定位基准。(2)具有对接孔的接头或组件，应选择对接孔、叉(耳)侧面为定位基准。 3)准确度要求 (1)梁、肋、框、长桁等有轴线要求的，应尽量以该零、组件的轴线面作为定位基准。(2)有对合要求的对接孔、对接平面应选择对接孔，对接平面作为定位基准。,2结构件的刚性 1)刚性结构件的定位 刚性结构件的定位必须符合六点定位规律，即要约束六个自由度(沿x、y、z三个轴的轴向移动和绕三个轴的转动)。每一个结构件工艺基准的选择必须达到六个自由度的控制。 2)低刚性结构件的定位 低刚性结构件的定位不遵循六点定位规律，通常采用过定位，其目的是维护结构件的形状或强迫变形使结构件符合定位件要求。但过定位是产生装配应力的原因之一。选择哪种定位形式，取决于结构件的尺寸大小、形状复杂程度、刚性高低、外形准确度要求等。,3工艺因紊 1)以结构件上的工艺孔作为工艺基准 以孔代替边缘(或外形)作为定位基准，可以简化定位方式和工装结构，在保证位置准确度和外形准确度的前提下应优先考虑。结构上用作定位基准的工艺孔有装配孔、定位孔。 2)以工艺接头孔作为定位基准 在结构件上不允许制孔或结构上的孔不能满足定位刚度、强度要求时，以工艺接头孔作为定位基准。它适用于刚性比较大且无产品接头孔可利用的装配件的定位。 3)装配协调要求 (1)不同组件的协调部位的定位基准应该统一。如普通框分段装在几块壁板上，各框段在各壁板上的定位基准应选在同一面上。 (2)同一组件在不同夹具上的定位基准应该统一。 4)施工通路的影响 在使用工艺装备定位时，在不影响定位准确度的前提下，应结合施工通路要求来选择定位基准。,在选择定位基准和装配基准时应遵循以下原则： （1）装配定位基准与设计基准统一 如机翼翼肋的位置在图样上是用肋轴线确定的。定位翼肋时，应选择翼肋轴线面作为定位基准。 （2）装配定位基准与零件加工基准统一 如整体翼肋、整体大梁数控加工时的定位基准孔，在装配夹具内定位时采用该孔作为装配定位基准，能保证较高的位置准确度。,（3）装配基准与定位基准重合 在部件或分部件为叉耳对接或围框式对接时，这些接头或平面在部件(分部件)装配时是定位基准，在部件对接时选作装配基准，亦即装配基准与定位基准统一。 （4）基准不变 在部件的整个装配过程中，每道工序及每一个装配阶段(装配单元)都用同一基准进行定位，即构件的二次定位应采用同一定位基准。如在机翼前梁装配时，以前梁接头对接孔作为定位基准，则在前梁与前缘对合、部件总装时，均应以该接头对接孔作为定位基准。,飞机制造工艺流程设计是生成飞机工艺信息的主要步骤之一，是工艺方案设计的主要内容，是生成详细计划和工作指令的基础。飞机制造工艺流程设计是在工程物料表E-BOM的基础上进行的。,4.5 飞机装配工艺设计,4.5.1 飞机制造工艺流程设计,制造工艺流程设计的主要任务是：按一定的规则，并综合考虑时间、场地、人力和设备等因素，将飞机的整个制造过程逐层划分成一个个制造工艺单元，使制造单元变为按一定结构形成的、随时间流动的制造工艺流程。,4.5.1 飞机制造工艺流程设计,制造工艺流程单元的划分与飞机制造过程正好相反，是自上而下逐层进行的。即先将飞机按工艺分离面分为较大的装配件/安装件，以它们为单元生成制造工艺流程；然后对每个这样的流程单元再次进行细化，将其分成较小的流程单元；如此下去，最后将制造工艺流程单元细化到最小的工作单元，形成具体的工作指令。,4.5.1 飞机制造工艺流程设计,飞机制造工艺流程设计主要有3个步骤： 生成装配工艺树；划分工艺流程；计算流程周期。,飞机制造工艺流程设计是飞机制造过程的逆过程。主要包括：,工艺装备制造工艺流程设计,零件制造工艺流程设计,装配工艺划分是最核心的内容,装配工艺流程设计,4.5.2部件装配工艺设计的主要内容,部件装配工艺设计是为部件装配提供工艺技术上的准备。它贯穿于飞机设计、试制及批生产的全过程。部件装配工艺设计在飞机生产各个阶段的工作重点虽然不同，但其主要内容包括以下几个方面： 1 装配单元的划分 根据飞机的结构工艺特征，合理地进行工艺分解，将部件划分为装配单元。,2 确定装配基准和装配定位方法 部件装配基准是指保证飞机外形准确度所采用的外形零件的定位基准。装配基准是根据飞机气动外缘准确度要求在飞机结构设计时确定的。装配工艺设计的任务是采用合理的工艺方法和工艺装备来保证装配基准的实现。 装配定位方法是指确定装配单元中各组成元素相互位置的方法。定位方法是在保证产品图样和技术条件要求的前提下，综合考虑操作简便、定位可靠、质量稳定、开敞性好、工装费用低和生产准备周期短等因素之后选定的。,4.5.2部件装配工艺设计的主要内容（续）,3 选择保证准确度、互换性和装配协调的工艺方法 为了保证部件的准确度和互换协调要求，必须制订合理的保证准确度的工艺方法和保证互换协调的协调方法。其内容包括制订装配协调方案、确定协调路线、选择标准工艺装备、确定工装与工装之间的协调关系、利用设计补偿和工艺补偿的措施等。 4 确定各装配元素的供应技术状态 供应技术状态是对装配单元中各组成元素在符合图样规定外而提出的其它要求，也就是对零、组、部件提出的工艺状态要求。,4.5.2部件装配工艺设计的主要内容（续）,5 确定装配过程中的工序、工步组成及各构造元素的装配顺序 装配过程中的工序、工步组成包括：装配前的准备工作；零、组件的定位、夹紧、连接；系统、成品安装；互换部位的精加工；各种调整、试验、检查；清洗、称重和移交，以及工序检验和总检等。 装配顺序是指装配单元中各构造元素的先后安装次序。,4.5.2部件装配工艺设计的主要内容（续）,6 选定所需的工具、设备和工艺装备 工作内容包括： 1)编制通用工具清单。 2)选择通用设备及专用设备的型号、规格、数量。 3)申请工艺装备的项目、数量，并对工艺装备的功用、结构、性能提出设计技术要求 工艺装备包括以下几类： (1)标准工艺装备：包括标准样件、标准模型、标准平板、标准量规及制造标工的过渡工装等。 (2)装配工艺装备：包括装配夹具(型架)、对合型架、精加工型架、安装定位模型(量规、样板)、补铆夹具、专用钻孔装置、钻孔样板(钻模)等。 (3)检验试验工装：包括测量台、试验台、振动台、清洗台、检验型架、平衡夹具、试验夹具等。 (4)地面设备：包括吊挂、托架、推车、千斤顶、工作梯等。 (5)专用刀量具：包括钻头、扩孔钻、铰(拉、镗)刀、锪钻、塞规(尺)及其它专用测量工具等。 (6)专用工具：包括拧紧、夹紧、密封、铆接、钻孔的工具等。 (7)二类工具：顶把、冲头等。,4.5.2部件装配工艺设计的主要内容（续）,7 零件、标准件、材料的配套 8 进行工作场地的工作布置-主要车间面积概算、原始资料的准备,4.5.2部件装配工艺设计的主要内容（续）,4.5.3部件装配工艺设计的主要工艺文件,4.5.3部件装配工艺设计的主要工艺文件,4.5.3部件装配工艺设计的主要工艺文件,4.5.3部件装配工艺设计的主要工艺文件,4.5.3部件装配工艺设计的主要工艺文件,4.5.4部件装配工艺设计考虑的主要问题,1研制试制阶段 研制试制阶段是指从型号开发至军机的设计定型前或民机取得型号合格证前的整个阶段。 1)图样、技术条件工艺性审查 (1)从总体考虑，工艺性审查应在保证产品性能、结构强度、维护和飞行安全的前提下，将先进可行的工艺成果及标准纳入图样，使产品具有优良的工艺性。 (2)总体方案论证主要考虑飞机的总体布局、主要结构等设计方案是否与工厂的技术能力和发展相一致。,1研制试制阶段 1)图样、技术条件工艺性审查 (3)技术设计(或称打样设计)主要考虑结构的划分、连接形式、补偿方法；关键、重要零组件的结构形式等是否合理可行。 (4)详细设计重点考虑： 制造依据是否齐全，公差和技术要求是否合理以及是否具有可检测性。 新材料、新工艺和新技术是否经试验鉴定合格，并具备了有关工艺标准或生产说明书。 互换替换项目及技术要求是否合理可行，是否适应现行技术基础。,4.5.4部件装配工艺设计考虑的主要问题,1 研制试制阶段（续） 2)试制工艺准备 (1)总的原则应是以最短的周期、最低的费用制造出符合质量要求的飞机，保证产品试制最终符合适航条例，并取得型号合格证(军机达到设计定型)。 (2)标准工艺装备的选用应考虑保证产品的质量、互换协调和顺利地转入小批生产。 (3)工装的选用应考虑在保证质量的前提下，为缩短生产准备周期，尽量利用工厂现有的物质技术基础，简化工装结构或采用易于加工的材料。 (4)工艺方法应考虑其正确性、先进性、合理性、经济性及可检验性。 (5)工艺文件应考虑其完整性、配套性、协调性及与编制依据的符合性。,4.5.4部件装配工艺设计考虑的主要问题,1研制试制阶段（续） 3)试制生产 (1)试制生产是对产品图样、工艺方法、工艺文件的检验。考虑的重点是：在充分暴露问题的基础上找出原因，制订措施。为产品取得型号合格证(或设计定型)和转入批生产申请生产许可证作好技术物质准备。 (2)不断完善产品结构设计，使之具有良好的工艺性。 (3)改进工艺方法，处理协调问题，更改完善工艺文件，纳入攻关成果。 (4)完成首件验收鉴定、工艺文件鉴定、工艺装备质量控制与鉴定、计算机辅助制造程 序鉴定、标准实样鉴定、成品鉴定。 (5)进行互换与替换性检查。,4.5.4部件装配工艺设计考虑的主要问题,2 批生产阶段 批生产阶段是从民机取得型号合格证至取得生产许可证或军机设计定型至生产定型以及以后批生产的全过程 1)生产许可审定(或生产定型)阶段 (1)重点考虑达到稳定工艺方法、稳定产品质量，使产品达到取得型号生产许可证(或生产定型)。 (2)着重解决研制试制中遗留的协调问题及因工艺方法不当造成的质量问题。制定解决措施并按期完成。 (3)根据定型飞机图样，修改、换版有关工艺文件，保持工艺文件的完整、正确、协调。并对设计资料的更改进行跟踪，使工艺文件更改、换版及时准确。 (4)坚持首件验收鉴定工作。凡属设计更改、工艺方法变更、生产设施更动、新工艺的应用等，应重新进行首件验收鉴定。,4.5.4部件装配工艺设计考虑的主要问题,2 批生产阶段 1)生产许可审定(或生产定型)阶段 (5)为解决协调问题、质量问题和批量问题，以及设计更改，补充、完善必要的工艺装备(含标准工艺装备)。 (6)根据产品生产环境要求和批量、产量要求，调整生产线，完善生产设施。 (7)进行互换、替换性检查，达到互换、替换要求。 (8)为加强架次管理与批次管理，做到质量上的可追溯性，严格责任制，编制“装配指令”。,4.5.4部件装配工艺设计考虑的主要问题,2 批生产阶段（续） 2)成批生产阶段 (1)重点考虑在稳定产品质量的前提下，使生产能力达到指定的产量。并不断提高劳动生产率、降低成本、缩短生产周期。 (2)根据年产量，对不能满足生产周期要求的部、组件，划小装配单元或复制装配工艺装备。 (3)改进工艺方法，提高机械化程度，采用先进工艺。 (4)调整工艺布置，建立流水生产线。 (5)定期进行互换性检查。 (6)为协作生产，向承制厂提供成套工艺文件和成套协调标工。,4.5.4部件装配工艺设计考虑的主要问题,4.5.5部件装配工艺设计的工作程序,部件装配工艺设计从产品设计阶段开始，并经历研制试制前的工艺准备、研制试制生产、小批生产、大批生产的全过程。它的工作既有阶段性，又有连续性。既有先后次序，又要平行交叉。前一阶段工作要为后一阶段作好准备。 1、设计阶段 1)参与总体方案论证，进行设计工艺性审查 2)与结构设计人员共同确定装配基准、设计分离面和工艺分离面的划分、设计补偿和工 艺补偿。 3)确定装配顺序、定位基准和定位方法。 4)确定互换、替换项目、互换技术要求和保证互换协调方法。 5)确定新工艺、新技术项目。,2 研制试制前的工艺准备阶段 1)编制发出装配协调方案、装配协调图表、指令性状态表等指令性工艺文件。 2)编制零件交接状态表、工装品种表和工装设计技术条件(含标工)。 3)编制工艺规程或装配指令。 4)编制其它工艺文件。 5)进行新工艺、新技术的攻关工作。,4.5.5部件装配工艺设计的工作程序,研制试制工艺准备阶段的工艺设计工作程序图,4.5.5部件装配工艺设计的工作程序,3研制试制生产阶段 1)配合研制试制生产，根据研制试制生产中暴露的工艺技术问题，进行以下工作： (1)编发技术协调措施，修改完善装配协调方案、装配协调图表、指令性状态表等指令性工艺文件。 (2)随时修改工艺规程，纳入技术攻关成果。同时配套更改其他工艺文件。 (3)对工艺文件进行工艺鉴定工作。,4.5.5部件装配工艺设计的工作程序,3研制试制生产阶段 2)转入小批生产的工艺准备工作： (1)补充保证协调及复制工艺装备所需的标准工艺装备，达到标工的完整、成套、协调。 (2)申请解决协调、稳定质量并满足小批生产的工艺装备。 (3)更改零件交接状态，以满足批生产的要求。 (4)根据工艺更改，编写批生产工艺规程(或装配指令)。 (5)调整工艺布置。,4.5.5部件装配工艺设计的工作程序,4小批生产阶段 1)继续解决研制试制过程遗留的工艺技术问题，稳定产品质量。 2)对工艺文件实施质量控制，始终使工艺文件处于完整、正确、协调。使之符合生产许可审定或生产定型标准。 3)进行批生产阶段的工艺准备工作： (1)为扩大工作面或提高机械化施工技术，进一步分解装配单元。 (2)申请满足批生产要求的工装和机械化钻孔、铆接设备。 (3)调整工艺布置，建立流水生产线或专业生产线。,4.5.5部件装配工艺设计的工作程序,5大批生产阶段 1)巩固生产许可审定或生产定型成果，对工艺文件实施动态管理，始终处于正确、协调状态。 2)总结生产实践经验，吸取国内外先进技术，改进工艺方法，不断提高劳动生产率，降低生产成本。,4.5.5部件装配工艺设计的工作程序,4.5.6 波音公司装配工艺设计流程,波音公司是目前世界航空航天制造业的巨头, 它的生产组织和管理方式代表了全世界最先进的水平。因此, 研究和分析波音公司的先进生产方式并将其应用于国内的波音飞机转包生产乃至整个航空航天制造业, 对提高我国航空航天制造业的整体水平具有相当重要的意义。,1 装配工艺流程设计的数据来源 波音公司在飞机制造中强调单一产品数据源( SSPD-Single Source of Product Data) 是整个制造过程的数据核心。在整个波音飞机的研制过程中, 从设计、制造到最后飞机出厂各个环节所需的数据( 包括设计、制造、计划、采购、库存和支持服务等数据) 均直接或间接地从SSPD 中派生, 并且与SSPD 的更改和版次保持一致。SSPD 是波音公司产品数据管理、生产计划管理、制造资源管理等系统的底层核心。对飞机装配工艺流程设计而言, 其直接数据来源为APL - Automated Parts List, 而APL 中的数据是SSPD 的重要组成部分。飞机装配工艺流程设计以APL 中的数据为依据, 生成装配工艺流程中各个环节的数据, 这些数据最终也存放于SSPD 之中。,1 装配工艺流程设计的数据来源 APL 是一个用以发放和维护工程零件数据的软件系统。 该系统存放了所有零件的描述数据以及表达零件之间关系的数 据, 主要由一系列表达和管理这些工程零件数据的表组成。将APL 系统中的这些表统称为APL 表。,1 装配工艺流程设计的数据来源 APL 是一个用以发放和维护工程零件数据的软件系统。 该系统存放了所有零件的描述数据以及表达零件之间关系的数 据, 主要由一系列表达和管理这些工程零件数据的表组成。将APL 系统中的这些表统称为APL 表。 APL 表主要包括应用表( Application List) 、更改单( Revision) 、零件使用索引( Parts Usage Index ) 、组件细目表( Assembly Breakdown List ) 、标识注- 通用注( Flagnotes ) General Note) 、标准图注( Standard Drawing Notes) 、尺寸和公差( Dimensioning and Tolerancing ) 以及标准工艺规范/ 文档表( Standard Process Specification) 。,1 装配工艺流程设计的数据来源 应用表定义了零组件的结构装配关系, 是以后形成装配树的重要依据之一。 更改单用于在每次飞机设计发生更改或修改原来表中错误时通知各转包生产商在生产中进行更改。 零件使用索引表明某件用在哪个装配件或安装件上, 这也表明了一种上下级关系。 组件细目表列出了组件组成的详细内容。在此表中可以得出每个零组件的描述信息, 它是后面形成产品结构树的主要依据。,1 装配工艺流程设计的数据来源 APL 表将用于产生工程物料清单( E-BOM Engineering Bill Of Material) 。结合上面所述的4 项内容就可以查出所有零组件信息及其结构的上下级关系, 然后对每种机型或每批飞机甚至每架飞机参照更改单中的架次更改和构形, 并依照组件细目表和应用表中对零件的说明和限制, 提取出属于该架次飞机某部件的所有零件及与上级的关系, 再加入其他内容如关键特性( KC) 、零件材料描述、零件毛坯几何尺寸和综合工作说明( IWS) 中的部分内容等, 这样就构成了E-BOM。E-BOM是装配工艺流程设计的直接数据源。E-BOM 中包含有树状结构, 称之为产品结构树。产品结构树是保证工艺流程结构正确划分的基础。,2 E- BOM与产品结构树是装配工艺流程设计的直接数据源 APL 表将用于产生工程物料清单( E-BOM Engineering Bill Of Material) 。结合上面所述的4 项内容就可以查出所有零组件信息及其结构的上下级关系, 然后对每种机型或每批飞机甚至每架飞机参照更改单中的架次更改和构形, 并依照组件细目表和应用表中对零件的说明和限制, 提取出属于该架次飞机某部件的所有零件及与上级的关系, 再加入其他内容如关键特性( KC) 、零件材料描述、零件毛坯几何尺寸和综合工作说明( IWS) 中的部分内容等, 这样就构成了E-BOM。E-BOM是装配工艺流程设计的直接数据源。E-BOM 中包含有树状结构, 称之为产品结构树。产品结构树是保证工艺流程结构正确划分的基础。,2 E- BOM与产品结构树是装配工艺流程设计的直接数据源 E-BOM 从APL 表中得到数据。E-BOM 中的零件( Detail)、装配件( Assembly) 、安装件( Installation) 和总成件( Integration/ Collector ) 以上下级的形式构成了产品结构树。产品结构树表达了飞机按设计分离面划分而生成的结构和各零部件的组成关系。由于从APL 表中抽取出的数据随更改单的下发而有所不同, 因而产品结构树就会因架次和构形( Configuration) 的不同而改变, 即对应于每种构形都会有不同的产品结构树。当然这些不同只是局部的改变, 产品结构树中大部分主体结构都是相同的。,2 E- BOM与产品结构树是装配工艺流程设计的直接数据源 产品结构树是具体到每架次飞机制造流程的直接数据源, 以后流程中生成的数据都要与它保持数量和逻辑上的一致,在其基础上进行修改和添加信息。如产品结构树的装配结构会按装配工艺发生变化, 但整个树中零件的种类和数量都不能变化。对装配流程设计甚至生产计划而言, E-BOM 的地位如同SSPD 在整个飞机生产中的地位, 而且E-BOM 在SSPD 中也是最重要的内容之一。,2 E- BOM与产品结构树是装配工艺流程设计的直接数据源 E- BOM 中包含了装配流程设计所需的产品结构和零组件描述信息, 包括零件号、下级装配件号、零件数量、零件名称以及大量的其他描述信息( 如毛坯尺寸、关键特性KC、所属项目ITEM、材料等) 。在E- BOM 中产品结构树的树状结构由零件号和下级装配件号产生。在这一结构中飞机装配的各组成单元可用树形的层次和父子关系表示出来。,E-BOM的内容和产品结构树,E-BOM从APL表中得到数据。 E-BOM中的零件 (Detail)、装配件 (Assembly)、安装件 (Installation)和总成件 (Integration/Collector)以上下级的形式构成了产品结构树。,总成件,总成件,总成件,总成件,装配件,装配件,装配件,零件,零件,零件,产品结构树,E-BOM的内容和产品结构树,产品结构树表达了飞机按设计分离面划分而生成的结构和各零部件的组成关系。由于从APL表中抽取出的数据随更改单的下发而有所不同 ,因而产品结构树就会因架次和构形的不同而改变 ,即对应于每种构形都会有不同的产品结构树。,产品结构树,125/169,2 E- BOM与产品结构树是装配工艺流程设计的直接数据源 产品结构树虽然表明了飞机各零组件在结构上的关系, 但它并不表示生产中的真正装配过程, 在装配工艺设计中要对产品结构树的关系进行修改, 以生成装配信息, 用于指导生产。这些修改要在产品结构树的基础上生成, 并且与它在构成成员上保持一致。产品结构树按装配工艺进行修改后就生成了装配树, 同时E- BOM 也逐渐派生出P- BOM。,3装配树的形成与P- BOM的建立 在飞机制造和装配中, 出于工艺方面和生产过程的考虑, 需要对原来设计的结构关系和零组件隶属层次进行一定程度的调整。调整时主要考虑一些工艺因素, 调整后的数据要能表示出生产中的直接装配关系和装配次序。 形成装配树时, 在考虑工艺因素对原结构进行修改的同时,还要使装配树数据与产品结构树中的数据保持一致, 这包括不能在原结构中增加和删除零组件、改变所用零件的数量以及改变部件之间的安装关系等。,3装配树的形成与P- BOM的建立 调整可以通过计算机软件采用增加工艺构形、删除工艺构形、修改结点、移动子树等编辑方式生成装配树。由于工艺处理过程的经验化、复杂性和模糊性, 很难在软件中实现从产品结构树到装配树的直接自动转化,因而只能在编辑过程中对工艺员的操作进行一定程度的指导,并对工作中的明显失误进行提示和纠正。在生成装配树的过程中, 增加工艺构形结点和移动结点子树是两种主要的调整方法,删除工艺构形结点主要用于更改原来的设计或去掉因考虑不周而增加的无用的工艺构形结点, 修改结点主要用于更改结点描述。,3装配树的形成与P- BOM的建立 当对产品结构树的调整完成之后, 装配树就基本形成了。原来作为数据源的E- BOM 已被保存起来, 对产品结构树的修改只在原数据的备份上进行。装配树以图表的形式表示。 在装配树形成的过程中P-BOM也由E-BOM转化而生成。P-BOM中保留了E-BOM中的信息并且在以后的装配流程设计过程中还要加入其他信息。最后的P-BOM实际上包含了装配流程中所需的所有数据。与E-BOM的数据要随更改单的下发而发生变化类似, P-BOM中的数据不仅要根据E-BOM的更改而变化, 而且在装配流程设计的过程中也要因生产情况的变化而发生变化。,3装配树的形成与P- BOM的建立 装配树基本形成后, 下面的任务就是在装配树的基础上进行装配流程的划分, 将装配树中表达的装配任务分配到不同的单元之中。,4工艺流程划分 工艺划