第2章飞机制造中的互换协调.ppt

第2章飞机制造中的互换协调 徐岩南京航空航天大学航空宇航制造工程系 飞行器制造技术基础 2 本章内容 2 1飞机制造中的工艺特点 2 2飞机制造中的互换与协调 2 3飞机制造中保证协调的方法 2 4飞机模线样板的概念 2 5模线样板工作法 2 6数字化协调方法 3 2 1飞机制造中的工艺特点 1飞机产品的使用要求质量要求高结构不断改进产量变化降低各项成本 4 2 1飞机制造中的工艺特点 2飞机产品结构特点构造复杂 零件多外形复杂 尺寸大精度要求高 刚度小 5 2 1飞机制造中的工艺特点 3飞机制造的工艺特点采用飞机制造行业特有的协调互换方法生产准备工作量大 周期长手工劳动量大零件加工方法多 装配劳动工作量大 6 2 2飞机制造中的互换与协调 2 2 1互换性是指相互配合的飞机结构单元在分别制造后进行装配或安装时 除设计规定的调整外 不需选配和补充加工即能满足所有几何尺寸 形位参数和物理功能上的要求 互换性是产品相互配合部分的结构属性 它指同名零 组 部件在几何尺寸 形位参数和物理 机械性能各方面都能相互取代而具有的一致性 飞机制造的互换性的包括 几何形状互换性和物理功能互换性 互换性内容 互换性分类及含义 9 飞机制造中的互换性要求 1 气动力外形的互换要求 组合件和部件本身的气动力外形互换 组合件 部件与相邻件相对位置技术要求任意机翼装上飞机后 飞机的上反角 安装角和后掠角等有关相对位置的几何参数也应完全符合技术条件的要求 2 部件对接接头的互换要求 对接配合部位的协调要求 对接处间隙要求 对接处切面外形吻合性要求 2 2 1互换性 10 互换性实例 某机中翼和外翼对接为例 对接要求包括 1 对接接头叉耳间的配合要求和对接螺栓孔的同心度要求 2 对接处蒙皮对缝的间隙要求 3 对接处两个部件端面的切面外形的吻合性的要求 4 两个部件内各种导管 电缆等在对接面处连接的技术要求 11 2 2飞机制造中的互换与协调 2 2 2协调性是指两个或多个相互配合或对接的飞机结构单元之间 飞机结构单元与它们的工艺装备之间 成套的工艺装备之间 配合尺寸和形状的一致性程度 一致性程度越高 则其协调性越好 协调准确度越高 相配合的工件之间 其配合尺寸 形状的一致性 协调性仅指几何参数而言 12 2 2 2协调性 制造准确度 飞机零件 组合件或部件的实际尺寸与图纸上所规定的名义尺寸相符合的程度 符合程度越高 则制造准确度越高 也就是说制造误差小 协调准确度 两个飞机零件 组合件或部件之间相配合部位的实际几何形状和尺寸相符合的程度 相符合的程度越高 则协调准确度越高 协调误差越小 在飞机生产中 对协调的准确度的要求比对制造准确度的要求更高 13 2 2飞机制造中的互换与协调 2 2 3互换与协调的意义可以减少装配和对接时的修配工作量 减少大量工时 缩短生产周期 降低生产成本 有利于组织批量生产 可避免出现由于强迫装配产生的装配变形 以及飞机结构内产生的装配残余应力和局部应力的集中 飞机零件 组合件或部件使用中被损坏后 能用备件迅速更换 不会由于局部的损坏而影响飞机的正常使用 从而延长飞机的使用寿命 互换的一定是协调的 但协调的并不一定是互换的 14 2 2飞机制造中的互换与协调 难点 1 外形复杂 尺寸大 飞机的骨架和蒙皮大多具有不规则的曲面形状 大型运输机C 5A飞机翼展68m 机身长75m 波音747机翼上一块整体壁板长达34m 2 构造复杂 零件多 一架飞机仅壳体上的零件就有一万五千至十万件 不包括上百万的标准件 某型轰炸机仅重要附件就有8100种 以及325台电子电气装置 2400米液压管路和长100公里左右的导线 3 精度要求高 刚度小 L 1011飞机的复杂曲面蒙皮壁板 最大尺寸2 5m 12m 成形误差要求小于0 3mm 4 飞机制造过程中工艺流程长 所用工装的种类和数量繁多 产生误差的环节多 如何保证协调和互换 15 2 2飞机制造中的互换与协调 问题 在飞机结构设计方面 主要有结构设计不合理 工艺性差 在制造工艺方面 主要有装配和协调方案制订不合理 装配单元划分不合理 装配和铆接顺序安排不当 保证协调 互换的方法不合理或不统一 工艺装备的局部或整体刚性不足 结构设计不合理 制造超差等 在自然环境方面 主要有在飞机生产期内厂房内温度变化所产生的热膨胀误差和地基缓慢下沉所引起的型架变形等 我国过去的飞机生产中 对这三个方面的影响因素 缺乏全面 深入 细致的分析研究 把保证飞机生产中互换 协调问题的注意力 主要集中在制造工艺一个方面 甚至只集中在制造工艺方面的协调路线设计一个环节上 16 2 2飞机制造中的互换与协调 飞机制造中出现了较多的不协调 不互换问题的主要部位有 设计分离面上叉耳对接和平面多孔对接部位的对接间隙 孔同轴度 孔距及外形阶差的不协调 工艺分离面上各配合对接部位的不协调 同一部件内有长度协调性要求的各装配件间 如机头及机身各段件中的壁板 梁等的长度协调 长度或间距不协调 舱门 口盖与机体相配合部位酌配合间隙 外形阶差等的不协调 零件与零件及零件与装配型架之间配合面和贴合面的不协调 17 2 3飞机制造中保证协调的方法 要使两个相互配合的零件的同名尺寸相互协调 它们的尺寸传递过程之间就必然存在一定的联系 如图所示 零件A和零件B是要相互协调的 假定LA和LB是协调尺寸 则它们的形成经过多次尺寸传递 其中有的是两个尺寸公共的环节 有的尺寸是两个尺寸各自的环节 后者将产生两个尺寸的协调误差 AB 18 联系因数K 1 m 1 n1 1 n2 1独立制造原则 2 m 1 n1 1 n2 1相互联系原则 3 m 1 n1 n2 1相互修配原则 m 尺寸传递中公共环节的数量 n1 n2 零件A B尺寸传递中各自环节的数量 K 表示两个零件在尺寸传递过程中的联系紧密程度 19 1 按独立制造原则进行协调 20 1 按独立制造原则进行协调 制造误差的方程式可以写成下列形式 0 原始尺寸的误差 i 零件A尺寸传递中的第i个环节的误差 j 零件B尺寸传递中的第j个环节的误差 n1 n2 零件A B尺寸传递中各自环节的数量 零件A和B尺寸的协调误差 AB可表示为 21 1 按独立制造原则进行协调 相互配合的零件 按独立制造原则进行协调时 协调准确度实际上要低于各个零件本身的制造准确度 为保证两个零件具有比较高的协调准确度 就要求各个零件应具有更高的制造准确度 22 2 按相互联系原则进行协调 当零件按相互联系制造原则进行协调时 零件之间的协调准确度只取决于各零件尺寸单独传递的那些环节 尺寸传递过程中的公共环节的准确度并不影响零件之间的协调准确度 23 2 按相互联系原则进行协调 制造误差的方程式可写成下列形式 A和B零件尺寸的协调误差可由下式确定 协调误差带公式为 24 2 按相互联系原则进行协调 如果其它条件相同 采用独立制造和相互联系制造两种不同的协调原则时 即使零件制造准确度相同 但却得到不同的协调准确度 按相互联系制造原则能得到更高的协调准确度 而且在尺寸传递过程中公共环节越多 协调准确度也就越高 25 3 按相互修配原则进行协调 26 3 按相互修配原则进行协调 制造误差的方程式可写成下列形式 A和B零件尺寸的协调误差可由下式确定 协调误差带公式为 27 3 按相互修配原则进行协调 这种协调原则的联系系数K最大 在一般情况下 这种协调原则比按相互联系制造原则能够达到更高的协调准确度 采用相互修配原则进行协调时 协调准确度仅决定于将A零件的尺寸传递给B零件时这一环节的准确度 28 4 三种尺寸传递原则的应用 根据飞机构造和制造特点 对于与气动外形有关的零件 要达到较高的制造准确度比较困难 或者在经济上不合理 但是为了保证互换 首先必须保证协调准确度 实际上 在飞机生产中出现的问题大量是协调方面的 若采用独立制造原则 为达到协调准确度要求 就必须对零件制造准确度提出更高的要求 这一点用目前常规的制造方法难以做到 29 4 三种尺寸传递原则的应用 形状复杂的零件采用相互联系制造原则 在制造过程中 将那些技术难度大 制造准确度不可能达到很高的环节 作为尺寸传递的公共环节 这样就能显著地提高零件之间的协调准确度 由于飞机构造上的特点 采用这种原则保证协调具有特别重要的现实意义 而独立制造原则仅适用于那些形状比较简单的零件 如起落架 操纵系统等机械加工件零件 30 4 三种尺寸传递原则的应用 采用独立制造原则便于组织生产 能够平行 独立地制造零件 组合件或部件 以及各种工艺装备 故扩大了制造工作面 有利于缩短生产准备周期 也便于开展广泛的合作 而当采用相互联系制造原则时 生产中所用的工艺装备都必须按一定的协调关系依次制造 显然使生产周期加长 31 4 三种尺寸传递原则的应用 按相互修配原则进行协调 虽然能够保证零件之间有很好的协调性 但不能达到零件互换性的要求 同时 修配劳动量大 装配周期长 只有在其它协调原则在技术上和经济上都不合理 而且不要求零件具有互换性时 才采用这种协调原则 一般在飞机成批生产中尽量少用 在飞机试制中应用较多 32 4 三种尺寸传递原则的应用 计算机辅助设计和计算机辅助制造技术的迅速发展 为在飞机制造中广泛采用独立制造原则创造了条件 飞机的外形可以通过建立相应的数学模型来准确地加以描述 飞机结构件的几何形状和尺寸也可以准确地存储在计算机内 在此基础上 产品的几何信息就直接传递给计算机绘图设备和数控加工设备 以输出图形和进行加工 这样 机械加工零件 成形模具以及与外形有关的工艺定位件等工艺装备 可以达到很高的制造准确度 这不但保证了协调要求 还可能提高协调准确度 因此 随着计算机辅助设计和计算机辅助制造技术应用的深入 飞机产品的全数字化定义有利于在飞机制造中实现独立制造原则以及实施并行工程 这是飞机制造技术的发展方向 33 5 工艺补偿与设计补偿 对一些复杂结构中准确度要求很高的某些重要尺寸 为了保证装配后能达到所要求的准确度 过分提高零件和装配件的制造准确度 有时在经济上是不合理的 在技术上有时也难以做到 因此 采用各种补偿方法来达到所要求的准确度 所谓补偿方法就是零件或装配件某些准确度要求高的尺寸 在装配时或装配后 通过修配 补充加工或调整 部分消除零件制造和装配误差 最后达到所要求的准确度 34 5 工艺补偿与设计补偿 工艺补偿 补偿 协调的原则是一个零件按尺寸制造 而另一个相配零件则按第一个零件实际尺寸去 配 这种方法 设计中有规定 而在工艺过程中根据实际情况采取的补偿措施 常称之为工艺补偿 设计补偿 在不影响设计使用要求前提下 从结构设计上采取相应措施 保证两个配合零件中的一个可以在一定范围内调节相配合尺寸 满足协调要求 35 5 工艺补偿与设计补偿 工艺补偿装配后精加工 工艺补偿方法中更多的是在工件上某些配合部位 如接头孔等 预留余量 在装配过程中用补充加工的方法 消除制造过程中积累的误差 从而达到技术要求规定的准确度 装配时相互修配 对无互换要求的部位 大多在装配过程中利用相互修配的方法 对要求互换的构件或部件 则应在完成装配工作以后 分别单独地在专用设备上进行 精加工 36 5 工艺补偿与设计补偿 飞机外蒙皮间的对缝间隙要求比较严格 有时对缝间隙小于1mm 因机身和机翼蒙皮的尺寸一般比较大 有的长达5 6m 如果单靠零件制造准确度来保证这些蒙皮对缝间隙要求 技术上很难做到 因此 在蒙皮制造时 在蒙皮的外缘处留有一定的加工余量 在装配时对蒙皮的边缘处留一定的加工余量 在装配时对蒙皮的边缘进行修配 最后达到蒙皮对缝间隙的要求 装配时相互修配 37 5 工艺补偿与设计补偿 设计补偿1 垫片补偿2 间隙补偿3 连接补偿件4 可调补偿件 38 5 工艺补偿与设计补偿 在生产中 例如一块刚度很大的蒙皮与另一个刚度也较大的框 肋零件相配 并用铆钉连接 当二者形状尺寸不协调时产生间隙 在生产上允许加 垫 以满足装配要求 例如由厚度0 05 0 1mm金属箔 带 用胶粘剂粘合而成的 工艺厚度补偿垫片 又称可剥垫片 根据需要它可以任意撕剥成一定的形状和不等的厚度 它用于补偿由于协调关系复杂和零件加工过程中的累积误差 而出现在装配连接处的间隙 以波音707为例 该机采用各种规格的可剥垫片 其额定面积达6 68m2 其中铝可剥垫片占95 其余为不锈钢和铜可剥垫片 39 40 设计补偿 可调补偿件 41 2 4飞机模线样板 在飞机制造中 将产品理论尺寸传递到工艺装备上去往往要经过很多传递环节和多次反复移形过程 产品图纸 成形模具 装配夹具 量具 数控机床 零部件 飞机 在制订产品的装配和协调方案时 选择合理的 能保证各类工艺装备协调的尺寸传递体系 协调路线 42 2 4飞机模线样板 43 2 4飞机模线样板 44 45 46 47 2 4 1模线样板概念 用模线 样板方法协调产品的形状和尺寸是飞机制造的特点 按相互联系制造的原则确立的 首先 根据飞机设计图纸将飞机部件及组合件的外形及内部结构 按1 1的尺寸在金属图板或聚脂薄膜上画出 称之为模线 根据模线制造出代表工件真实形状的平面型刚性量具 这种不带刻度的刚性量具称之为样板 在生产中作为加工或检验各种工艺装备 测量工件外形的量具 48 2 4 1模线样板概念 模线 49 50 2 4 1模线样板概念 模线 模线可主要分为 理论模线 构造模线 1 理论模线定义 控制飞机各个部件理论外形的模线称为理论模线 理论模线是画在喷有面漆或经过打磨的聚酯薄膜上的1 1的飞机理论图 理论模线绘制内容有飞机部件的设计基准 飞机的各种轴线 基准线 和飞机各个部件切面的理论外形线 2 作用 协调飞机部件各个切面及纵向外形 保证部件纵 横向外形都光滑流线 为制造外形检验样板 简称 外检 提供制造依据 为制造装配夹具用的夹具样板提供制造依据 51 2 4 3 1理论模线 理论模线是保证飞机外形的结构轴线正确与否的唯一原始依据 是绘制结构模线和制造样板的主要依据之一 理论模线设计的依据有飞机理论图 或飞机外形测绘数据表 飞机结构图 研制工艺方案 部件互换协调图表 主要的表面标准样件样板图 有关模线样板和CAD CAM技术应用技术文件等 飞机理论外形 基准 构造模线 生产样板 52 1 理论模线的概念 理论模线一般按部件或分部件绘制 部件理论模线分为机身前段 后段 机翼 水平尾翼 垂直尾翼 发动机短舱等 分部件一般有襟翼 襟翼仓 副翼 翼尖 驾驶舱 尾仓 舱门 各种整流罩和油箱等 53 2 理论模线的概念 理论模线又可分为综合切面模线与平面模线 综合切面模线是将部件横切面外形按同一基准绘制在同一个平面上称之为综合切面 而平面模线则是主要绘制部件的纵向外形曲线 综合切面模线与平面模线的作用是控制部件的理论外形 对部件的纵横切面进行交点协调 保证部件外形光滑流线 同时为绘制构造模线提供外形依据 54 机身理论模线 机身理论模线上有 设计基准线 水平基准线和对称轴线 隔框综合切面模线 机身平面模线 包括机身侧视投影和俯视投影 压缩模线和长桁轴线以及其他结构轴线 55 机翼理论模线 机翼理论模线包括3部分 翼肋综合切面模线 即把各翼肋切面外形按统一的弦线重叠画在一起 平面投影模线和翼梁切面模线 56 机翼理论模线 各切面在同一百分比弦长上的外形点连线呈一条直线 根据基准切面翼型及对应的百分模线可求取中间切面翼型 亦可用解析法 几何作图法求取中间切面翼型 57 2 理论模线的绘制 双曲面外形部件 如机身 发动机短舱等 的理论模线绘制方法有 平切面法 母线法 曲面片法 58 平切面法 根据投影几何原理绘制的 它是选用平行于三个互相垂直的坐标面的一系列平面来分割部件 该方法主要是手工工作 现在已经很少采用 59 3 理论模线绘制要求 基准线和主要结构轴线位置以及按坐标数据绘制理论外形产生的公差范围为 0 1 0 15mm 对于轴线的宽度 直线度 平行直线间的平行度 垂线的垂直度以及角度 其公差都应保证在规定的公差要求范围之内 理论模线上纵 横切面同一尺寸的公差 有时称理论外形线交点协调 应在0 1 0 2mm以内 对于对称的部件仅画其右部件 对于对称外形仅绘制右半侧 生产上需要重复的线条和对称外形都是通过样板移形和样板加工实现 模线视图方向一般情况应遵守由左向右看 由上向下看 由后向前看的原则 对于高速飞机的翼面类部件 其蒙皮外形应定为与理论外形一致 对于低速飞机各部件以及大型飞机的机身和短舱等部件 可以把其骨架外形定为理论外形 60 3 理论模线绘制要求 对于大型飞机 由于其尺寸过大 只有对比较复杂的部件 如机身前段和尾段 才按1 1比例画出平面模线 对于外形比较简单的中段 可不画平面模线 只画压缩模线 压缩模线是将部件纵向切面的外形沿纵向以1 5或1 10的比例 沿横向以1 1比例画出 压缩模线可以检查部件外形曲线是否为光滑流线和提供量取尺寸 61 3 理论模线绘制要求 理论模线绘制是一个复杂的 反复协调的过程 它要完整的 精确的控制部件的理论外形 保证部件理论外形的纵 横向的交点协调 流线光滑 直到部件的纵 横向外形都是光滑流线 相应的交点尺寸控制在严格公差之内 随着计算机的广泛采用 相应出现描述飞机外形曲线和曲面的 三次样条 B样条 孔斯 Coons 曲面 NURBS 等数学方法 借助计算机来处理数据和数值运算 大大简化了飞机外形协调工作 数控绘图机提高了模线绘制精度和绘制速度 使同一条曲线不能重复绘制的规定失去意义 借助数控绘图机对相同曲线可以任意重复绘制 因绘图机有较高的重复精度 62 2 4 3 2构造模线 定义 构造模线是飞机部件某个切面1 1的结构装配图 构造模线绘制在带有部件某个切面的外形检验样板上 简称外检 构造模线也可绘制在不加工出部件切面外形的金属图板上 称为检验图板 通常沿框 肋切面的结构 均绘制 外检 非结构切面上的一些结构 均绘制在检验图板上 63 1 构造模线内容与作用 构造模线绘制内容有 设计基准线及该切面上全部零件的位置和几何形状 构造模线的作用是 以1 1比例准确地确定飞机内部的结构形状和尺寸 保证飞机内部结构协调的依据 为该切面零件的加工生产的各类样板提供制造依据 为制造样件 装配型架 模具和夹具等工艺装备 量取经过模线协调的尺寸 以保证有关该切面的成套工艺装备之间的协调 64 1 构造模线内容与作用 与一般结构图纸不同 构造模线是按1 1的尺寸准确画出的 因此构造模线上面不标注任何尺寸 并且零件的形状均不取剖面图 而是通过各种标记 符号来表示 如翼肋的弯边高度及弯边圆角 弯边斜角 减轻孔和加强埂的形状等 为了协调切面内部结构 同一个切面内的结构零件不允许分别绘制 这样便于发现在结构设计中出现的不协调现象 65 2 构造模线的形式 绘制构造模线使用两种底板 一种是金属图板 另一种是明胶板 金属图板结构模线 金属图板结构模线可分为不加工出外形和加工出外形两种 加工出外形的结构模线通常称为外形检验样板 简称外检 按理论模线移形于厚度为1 5 2 0mm的冷轧低碳钢板上 加工出样板外形并喷漆 在样板上绘制内部结构并进行协调 移形方法 将描图纸盖在理论模线上 然后描绘理论外形线 接着将它再复描到结构模线底板上 或直接按照理论模线外形的坐标数据来画 66 2 构造模线的形式 明胶板构造模线是近年采用的方法 也称PCM photocontactmaster 图 将构造模线上的理论外形和主要结构轴线 直接通过正像反射法 将透明胶板聚脂薄模的一面涂上感光剂 把它复贴在理论模线图上 然后用光线照射 再进行显影 从理论模线图板上移形过来 然后将画在明胶板上的全部结构模线用接触照相法晒在金属图板上 一般用铝板 上 这种图板成为照相图板 用于制造和检验样板 透明胶板是一种聚脂薄膜 厚度在0 1 0 12之间 宽度为1200mm 保存温度应在18 30 之间 相对湿度在50 70 之间 67 2 构造模线的形式 结构模线上的各种工艺孔 是制造工艺装备以及装配过程中的主要工艺基准 或是在零件上钻孔的依据 68 工艺孔 69 2 4 3 3样板 在飞机制造过程中 样板是按模线或数据制造的 表示飞机零 组 部件真实的形状的 刻有标记并钻有工艺孔的专用刚性量具 是零件 组合件的制造依据和检验依据 它起着图纸和量具的双重作用 因此 样板是飞机制造中的特种图纸 是无刻度的专用量具 70 2 4 3 3样板 基本样板属于基本样板的有外形检验样板和构造图板两种 在飞机制造工厂中 外形检验样板 外检 仅能制造一套 通常样板正面漆成白色 供绘制构造模线 样板背面漆成红色或黑色 保存在模线样板车间 作为生产样板的制造和检验依据 生产样板生产样板是零件的制造依据和检验依据 生产样板用来制造零件成形模具或是直接制造零件和检验零件 根据制造要求 生产样板不仅带有零件外廓几何形状 样板还刻有必要的标记线 基准线 定位线 斜角值 样板上还钻有各种工艺孔 例如销钉孔 导孔 装配孔 基准孔 安装孔等 样板的分类 名称 72 1 外形样板 常用于制造框 肋类零件 这类零件特点是 基本为平面带有简单弯边的零件 外形样板带有零件外形 样板上刻有弯边标记 斜角值 工艺孔等组成零件的立体形状 在零件无弯边部分 样件外缘表示零件的外廓 在零件有弯边的部分 样板外缘表示零件外形交线形成的轮廓 73 1 外形样板 翼肋前段的外形样板 弯边16上R3 该零件弯边高度为16毫米 弯边方向为向上 弯曲半径为3毫米 弯边角度为90度 74 2 内形样板 内形样板是零件成形模的制造依据 也是检验零件成形模的样板 内形样板的外缘是由零件弯边外 内形交叉线所构成的曲线 s 内形与外形外缘位置差值 75 2 内形样板 在生产中 为了减少样板数量 基本上不再使用内形样板 而直接按外形样板和角度样板来制造与检验零件的成形模 76 3 展开样板 依照外形样板和弯边展开尺寸制造的 展开样板用来加工零件成形毛料 通常按照展开样板下料成形的零件 成形后不再经过锉修就可以直接参加装配 77 框肋类零件协调过程 78 4 切面样板 立体曲面零件常用成套切面样板制造模胎 然后再按模胎成形立体曲面零件 每个切面位置的切面样板共有四个品种 即 切面外形 简称切外 切面内形 简称切内 反切面外形 简称反切外 反切面内形 简称反切内 其中反切内及切外样板用来制造零件成形模具 反切外及切内样板用来检验零件 切面内形 零件材料厚度 切面外形反切面内形 零件材料厚度 反切面外形 79 机身双曲度蒙皮使用的外形样板 80 5 切割钻孔样板 右图为立体曲面零件成形后修边 钻孔和开缺口用的切割钻孔样板 它与一般样板不同 是按零件实样制造的 恰好可以覆盖在零件表面上方 通常曲面零件成形后均留有余量 零件成形后将切割钻孔样板覆盖在零件上部 划出零件边缘线 进行修剪并按样板钻孔 开缺口 81 2 4 2模线样板工作法 用模线 样板方法协调产品的形状和尺寸是飞机制造的特点 从飞机图纸传递形状和尺寸到所制造的零件与产品上的过程中 伴随着形状和尺寸的转移 误差积累 最终得到产品的最后形状和尺寸 由此可见 协调路线设计得如何 直接影响到产品的准确度 制造准确度和协调准确度 对尺寸传递体系的基本要求是 保证飞机零件 组合件 段件和部件的互换性 即保证它们主要的几何参数 外形 接头和分离面的互换性 从模线 样板 工艺装备直到零件的形状和尺寸 其传递环节应尽可能少 且这些环节的误差量为最小 而其中公共环节的数量为最大 82 2 5标准样件 设计协调路线应特别注意保证基准零件或组合件的准确度 在装配时 如果以蒙皮表面为基准在装配型架内定位 那么必须保证制造蒙皮的工艺装备和装配型架能很好地协调 如果以零件骨架为基准在装配型架内定位 则要注意零件骨架外形和装配型架卡板能很好地协调 如果按装配孔装配 则必须保证制造基准零件的工艺装备之间的协调 83 2 5标准样件 平面弯曲零件或单曲度零件和板件 它们的形状和尺寸是通过取自理论模线和结构模线的成套生产样板协调的 如果用平面形状样板确定空间表面形状 由于平面样板不能连续确定整个表面 因此用平面样板构成的空间表面是不连续的 用空间立体的协调依据来协调双曲度零件无疑准确度更高 84 以1 1的真实尺寸实体 物 形式体现产品某些部位几何形状 外形 对接接头 孔系 和尺寸的刚性实体 作为制造 检验和协调生产用工艺装备的模拟量标准 是保证生产用工装之间和产品部件 组件之间尺寸和形状协调与互换的重要依据 以实物形式来体现产品某一部分外形 对接接头 孔系之间的相对位置准确度在产品图纸规定的公差范围之内 它确定了产品部件 组合件或零件各表面 或外形 接头 孔系之间的相对正确位置 标准样件 85 标准样件 标准样件的分类 外形标准样件安装标准样件反标准样件标准量规 86 安装标准样件 安装标准样件是协调与制造装配型架的立体模型 它具有部件的真实外形和接头 由于装配型架上只需控制部件各切面处的外形 所以在安装标准样件上只是部件主要的纵横向骨架处才有部件外形 为了保证部件装配型架与段件装配型架 外形与接头定位件具有较高的协调准确度 往往将样件做成可分解的 即组合式标准样件 当制造部件装配型架时 样件作为整体使用 当制造各段件 板件装配型架时 将部件的样件做相应的分解 分别制造各部分装配型架 87 88 反标准样件 反标准样件是协调几个标准工艺装备的依据 它通常用来制造和检验标准工艺装备或复制标准工艺装备 防止标准工艺装备在损坏的情况下失去标准尺寸的依据 特别是 复制工装时 它是保持尺寸统一必不可少的工具 89 反标准样件 飞机舱门的标准样件及其检验架 称作反标准样件 目的在于保证舱门的铰接点和锁销位置安装准确 舱门要能灵活开 闭 而在关闭后舱门外形要与机身紧密贴合 保证密封 用光学仪器来校正正反标准样件之间的定位关系 正反样件上的四个对应孔应严格落在同一条准直线上 90 91 标准量规 对于部件 段件间的叉耳式的交点连接 常采用成对的正反量规来保证工艺装备交点的协调 并用以安装对应的标准样件上的交点 当两个以上工厂生产同一机种时 则用以保证厂际互换 由于量规具有使用简便精度高等优点 所以即使采用产品数字建模和数控加工技术 量规仍被采用 92 2 6飞机制造的协调路线 模线样板 标准样件协调系统模线样板 局部标准样件协调系统数字化协调方法 93 2 6 1模线样板 标准样件协调系统 样板 安装标准样件 组合件标准样件 组合件标准样件 反标准样件 装配型架 94 2 6 1模线样板 标准样件协调系统 95 96 2 6 1模线样板 标准样件协调系统 优点 对复杂型面使用外形标准件来协调 提高了零件的协调性 在生产中出现不协调问题时 检查方便 直观 缺点 制造标准样件的周期长 技术要求高 费用多 97 2 6 2模线样板 局部标准样件协调系统 98 99 省去了全机安装标准样件 只制造局部的标准样件 为了保证复杂型面的协调 也只制造局部外形标准样件 使用通用的工具 型架装配机 划线钻孔台 光学仪器 制造装配型架和其它工艺装备 提高了制造精度 减少了安装型架的时间 50 60 的调试时间 尤其是安装大尺寸的装配型架时 其优越性更为突出 2 6 2模线样板 局部标准样件协调系统 100 计算机技术在飞机制造中展示出广阔的应用前景 建立飞机外形 内部结构的几何模型 几何数据库 数控绘图机 理论模线 结构模线 飞机生产图纸 工艺装备 整体结构件的数控加工 数控测量 2 6 3数字化协调方法 101 2 6 3 1数字化协调方法概念 数字化协调方法也可称数字化标准工装协调方法 是一种先进的基于数字化标准工装定义的协调互换技术 将保证生产用工艺装备之间 生产工艺装备与产品之间 产品部件与组件之间的尺寸和形状协调互换 数字标工协调法需通过数字化工装设计 数字化制造和测量系统来实现 利用数控加工 成形制造出零件外形和所有的定位元素 在工装制造时 通过数字测量系统 如激光跟踪仪 电子经纬仪 数字照相测量和室内GPS等设备 实时监控 测量工装或产品上相关控制点 关键特性 的位置 建立起产品零部件基准坐标系统 并在此坐标系统中将工装或产品上关键特征点的测量数据和3D模型定义数据直接进行比较 分析出空间测量数值与理论数据的偏差情况 作为检验产品是否合格及进一步调整的依据 102 103 104 2 6 3 1数字化协调方法内涵 目前国际上全面应用飞机数字化设计制造技术并取得巨大效益的企业为数并不多 如洛克希德 波音 达索 BAe等公司 其中最为突出的是波音公司 他们在波音777的研制中 在网络技术基础上 应用并行工程思想 采用了产品三维全数字化定义 虚拟样机 虚拟装配和运动机构仿真分析等先进手段 从整机设计 零件制造 部件测试 整机装配到各种环境下的试飞均在计算机上完成 提高了设计水平 研制周期缩短了50 出错返工率减少75 成本降低25 成为数字化集成制造技术在飞机研制中应用的标志和里程碑 波音公司建立了PART网页 通过因特网向全球进军 为用户提供更为方便和快捷的服务支持 客户可以在线方式检索技术图纸 服务通报 维护手册等多种重要技术资料 105 2 6 3 2数字量协调技术的内容 在飞机主几何模型等统一基准的基础上 通过飞机部件 段件结构空间分配 以及对基准系统的继承和扩充 在虚拟环境中用三维数学模型精确描述各飞机零部件正确的空间位置和协调一致的几何形状和尺寸关系 形成工程数据集 飞机数字样机 单一产品数据源 106 波音在JSF验证机设计制造中应用异地制造技术也十分成功 JSF的前机身各部件是在圣 路易斯生产的 而中机身 机翼 后机身 尾翼等各部件则在西雅图生产 它们的制造依据是同一个数字样机 只要取出零件数字化定义即可自动生成NC代码 加工便能一次完成 然后由合作伙伴在荷兰成