J8第29框上半框装配型架设计

沈阳航空工业学院课程设计（论文） 飞机装配工艺课程设计 J8 第 29 框上半框装配型架设计 院系 航空宇航学院 专业 飞行器制造工程 班级 学号 姓名 指导教师 沈阳航空工业学院课程设计（论文） 摘摘 要要 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。本文以某机第一肋为例， 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。最后设计该框的协调路线图和制定工艺规程。 关键字：关键字： 装配；型架；互换性；定位器；夹紧器；定位基准 目 录 第 1 章 引言.1 第 2 章 装配件的工艺分析 .2 第 3 章 装配型架及其零件设计 .4 3.1 装配型架的功能及设计原则.4 3.1.1 装配型架的主要功能.4 3.1.2 装配型架的设计原则.4 3.2 装配型架方案的提出与确定.5 3.3 定位件和夹紧件的选择.7 3.4 骨架的选择.9 3.5 典型装配夹具的分类及其结构.10 3.6 工件的出架方式.11 3.7 型架的安装及检查.11 3.7.1 型架的安装方法.11 3.7.2 型架安装过程.12 3.7.3 型架的检查.12 3.8 减少热膨胀协调误差的方法.12 第 4 章 装配工艺规程.13 第 5 章 协调路线.14 总结.15 参考资料.17 沈阳航空工业学院课程设计（论文） 第第 1 章章 引言引言 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、飞机各锻件，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 5070，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 第第 2 章章 装配件的工艺分析装配件的工艺分析 J8 飞机的第 29 框上半框，如图 2-1 所示，它属于轴对称件，它主要由两个 框板和一个连接框板铆接组成，框板和连接板上均有压凹和连接所用的铆钉孔， 每个框板板上又安装了两个加强角材和若干个型材，并带有不同方向的弯边、 沈阳航空工业学院课程设计（论文） 下陷。 图 2-1 J8 飞机第 29 框上半框三维实体模型 沈阳航空工业学院课程设计说明书 参考文献 图 2-2 J8 飞机第 29 框上半框二维图形 第第 3 3 章章 装配型架及其零件设计装配型架及其零件设计 3.13.1 装配型架的装配型架的功能及设计原则功能及设计原则 3.1.13.1.1 装配型架的主要功能装配型架的主要功能 (1) 保证产品的准确度及互换性。既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要求，既 满足产品准确度及互换协调的要求。 (2) 改善劳动条件、提高装配工件的生产率，降低成本。 沈阳航空工业学院课程设计说明书 参考文献 3.1.23.1.2 装配型架的设计原则装配型架的设计原则 (1) 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。 (2) 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供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。 (3) 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。 (4) 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。 (5) 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。 沈阳航空工业学院课程设计说明书 参考文献 （6）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。 3.3.2 2 装配型架方案的提出与确定装配型架方案的提出与确定 根据以上的分析，我提出的两种设计方案： 方案 1：采用固定式底座，多边形框架框架，工件立放，从侧面出架，横 向依靠卡板定位，纵向依靠定位支承件定位。压紧件和定位件固定在卡板或槽 钢上，在槽钢和卡板、定位夹紧件之间放垫板，如图 3-2-1 所示。 图 3-2-1 固定式底座 方案 2：采用转动式底座，根据实际情况利用槽钢焊接成所需的框架，工 件平放时处于工作状态，工件立放时可装夹或取出。横向依靠卡板定位，纵向 依靠定位支承件定位。定位件和压紧件固定在卡板上，在槽钢和卡板之间放垫 板。另外在内卡板上加装蝶形螺母，只要松开定位件和压紧件，滑动蝶形螺母 就能取出工件，如图 3-2-2. 沈阳航空工业学院课程设计说明书 参考文献 图 3-2-2 转动式底座 综合比较以上两方案，从使用性、协调性、工艺性、经济性等角度出发比较， 选择开敞性好、易操作、经济性好的方案二如图。这样能节约生产成本，提高 生产效率与生产质量，使产品的生产周期大大缩短。 3.33.3 定位件和夹紧件的选择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：一、用基准零件定位；二、用划线定 位；三、用装配孔定位；四、用坐标定位孔定位；五、用基准定位孔定位；六、 用装配型架定位。 由于此框的刚度比较小，位置准确度要求较高，因此采用定位器定位 装配件的定位件的选择如图 3-3-1 所示。这种定位器不仅可以定位，而且 沈阳航空工业学院课程设计说明书 参考文献 可以起支撑作用。 图 3-3-1 定位器 夹紧件采用折动螺旋式压紧器和螺旋式带压块压紧器如图 3-3-2 所示和图 3-3-3 所示。 图 3-3-2 曲臂式压紧器 沈阳航空工业学院课程设计说明书 参考文献 图 3-3-3 螺旋式带压块压紧器 3.43.4 骨架的选择骨架的选择 本装配型架可采用立式结构骨架外型。这样装配工作可以从两面接近，也 便于内部操作。槽钢使用 100mm100mm 横截面的结构。支座采用中支座，支 座与轴套，轴与骨架之间的连接采用焊接工件在型架中的放置状态应该使工 人在最有利的工作姿势下进行工作，大部分操作在站立姿势下，即在高度为 1.11.4m 范围内工作。 骨架、垫板、外卡板三者之间的连接如图 3-4-2 所示。 图 3-4-2 骨架、垫板、内卡板三者之间的连接如图 3-4-3 所示 沈阳航空工业学院课程设计说明书 参考文献 图 3-4-3 3.5 典型装配夹具的分类及其结构典型装配夹具的分类及其结构 供装配任何一种装配单元的装配夹具称为专用夹具，这些夹具根据其结 构特点又可分为可卸的与不可卸的。可卸的夹具元件在生产中机型更换时能够 多次利用。 承力元件组成装配夹具的骨架，它们将夹具的所有元件连成一个整体。 夹具中所有构件位置的不变性及精度依赖于骨架的刚性，但是夹具骨架元件与 被组装的构件或部件的零件并无直接接触，因而在尺寸，几何形状，设计和制 造精度方面对夹具装配的工件有很大的独立性。 立柱是大型装配夹具的主要垂直承力骨架元件。根据作用在夹具上的载荷 以及它本身的质量中心的分布，可以采用各种标准结构的立柱：铸铁斜立柱方 立柱，还有钢筋混凝土立柱。 装配夹具中的横梁是夹具的典型水平承力元件，它们承受弯矩和扭矩。梁的断 面形成和尺寸与梁的跨度，它所承受的外载荷与其支撑点的数量有关，并由刚 度计算决定。夹具定位元件和其它一些元件安装在横梁上 3.63.6 工件的出架方式工件的出架方式 工件在型架内装配完成后的出架方式是型架结构方案中的重要问题，出架 方式的好坏影响到型架结构的复杂程度，占地空间大小。对于较小的工件，出 架较为简单，只要有关定位件夹紧件能收缩足够尺寸，就能取出工件。 就 29 框来说，这里设计内卡板为活动式，装配完成后便可卸下；曲臂式 沈阳航空工业学院课程设计说明书 参考文献 压紧器的撤离方向和装备件相反，不干涉装备件；定位叉子可沿导槽自由活动 出来；装配完成后 29 框从型架上方顺航向出架。 3.7 型架的安装及检查型架的安装及检查 3.7.1 型架的安装方法型架的安装方法 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，激光准直仪安装法等几种。本文讨论的装配属于对一 个部件的装配，所以用标准样件安装法就可以满足其装配定位要求。 该标准样件安装法的特点有： () 标准样件可以作为装配型架之间，装配型架和零件工艺装备之间的协调 依据，还能保证加强角材与上下缘条，以定位夹紧件之间有良好的协调 性。 () 型架制造周期短。每个定位夹紧器的定位和固定都很方便，迅速，各个 定位挡板、弹簧压紧定位器、螺旋压紧式定位器可以平行的进行安装。 () 当飞机生产的批量较大，复制型架的数量较多时，复制型架的一致性好， 且准确度较高，协调性好。 () 便于型架的定期检修，检修时只要把标准样件重新按标高板安装在型架 上。检查和重新安装定位件都很方便。 () 但标准样件的制造工作量太大，周期长，尺寸大，易变形，制造成本高。搬运和使 用都很不方便。 3.7.2 型架安装过程 () 型架骨架的装配 该型架用标准样件进行安装时，要预先装配好型架的骨架。焊接好的骨 架要进行退火或自然时效处理，以便消除由于焊接产生的内应力，防止以 后产生变形。 () 标准样件在型架中的定位 标准样件在型架上的定位和固定是通过标高板来完成。若用标高板安装型架上的 标高板，可使标高板安装的更加准确。标准样件导孔的位置在托板上钻出定位销孔， 并插入定位销。 3.7.3 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， 沈阳航空工业学院课程设计说明书 参考文献 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， 框的出架是否方便等。 3 3. .8 8 减少热膨胀协调误差的方法减少热膨胀协调误差的方法 1、工艺装备采用与工件相同的材料 2、采用可移动的定位件 3、型架采用整体底座 第第 4 章章 装配工艺规程装配工艺规程 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： 1.装配工艺过程的结构可行性。 2.装配准确度。 3.装配过程的工艺可行性。 4.装配过程的经济性。 装配工艺规程： 1.调整压紧器、压紧头螺钉位置； 2.放入第一肋，定位并压紧； 3.放入桁条，划线定位； 4.确定铆接位置； 5.画线； 6.钻孔； 7.铆接； 8.放松压紧器； 9.取出工件； 10.检验。 沈阳航空工业学院课程设计说明书 参考文献 5 章 协调路线 在制定产品的装配和协调的方案时，要十分注意选择合理的，能保证各类 工艺装配协调的尺寸传递体系。协调依据采用标准样件。协调的原则是相互联 系制造的原则。它的协调路线过程是:由理论图在铝板上绘制出理论模线，再由 理论模线绘制出结构模线，通过结构模线制造出外形样板和夹具样板，再通过 外形样板制出样件。然后通过样件制造出成型模具。用模具生产出所需要的零 件。最后用装配型架将零件装配成组合件。该机第 29 框的协调路线见图 5.1 所 示 某机第 29 框图纸 某机第 29 框理论模线