第七节__装配型架的设计

1、1 七、装配型架的设计七、装配型架的设计 7.1 装配型架的功用及技术要求装配型架的功用及技术要求 型架 装配型架 对合型架 精加工型架 检验型架 铆接装配型架 胶接装配型架 焊接装配型架 组合件装配型架 板件装配型架 部件装配型架 用途分 连接方法分 按工序分 一般尺寸较大的称为型架，尺寸较小的称为夹具。 2 （一）装配型架的构造（一）装配型架的构造 装配型架一般由以下几部分组成 ： 1：骨架。 它是型架的基体，用以固定和支撑定位件、夹紧件等其它元件，保 持各元件的空间位置的准确度及其稳定性。骨架应具有足够的刚度。 2：定位件。 它是型架的主要工作元件，用以保证工件在装配过程中具有准确的 位

2、置。定位件应准确可靠、使用方便，不致损伤工件表面。 3：夹紧件。 将工件固定在定位件上，夹紧件一般是与定位件配合使用，称为 定位夹紧件。 4：辅助设备 。 包括工作踏板、工作梯、托架、工作台、起重吊挂、地面运输车 及照明、压缩空气管路等。 3 装配型架的结构 1、2、3铆接装配工具；4围框接头的定位件（型架平板）；5外形定位件（卡 板）；6梁；7立柱；8照明装置；9工作梯；10工作台及托台 4 （二）型架的功用（二）型架的功用 1：保证产品的准确度及互换性。 保证进入装配的零件、组合件、板件或段件在装配时定位准确，保持 其正确形状和一定的工艺刚度，以便进行连接，在装配过程中限制其连接 变形，使

3、连接装配后的产品符合图纸及技术条件的要求，即满足产品准确 度及互换协调的要求。采用“过定位”的方法，同时对工件进行“校形”。 2：改善劳动条件，提高生产率。 通过装配型架将工件按放在适当的工作位置，操作方便，提高工作效 率。 5 （三）对装配型架的一般要求（三）对装配型架的一般要求 1：装配型架的定位件要有较高的位置准确度。 影响定位件准确度因素有多种。如： （1）定位件的理论误差；（2） 定位件在骨架上的安装误差。（3）骨架在工作载荷作用下产生的扰度；还 有一些如地基变形、冷热变形。 3：要能提高装配工作的效率。 2：型架构造要简单，元件应标准化。 可以减少型架的制造，缩短生产周期。 （3）

4、型架构造要简单，元件应标准化。 （2）型架尽可能开敞，便于接近工件，安放零件。 （1）使工人在有利的姿态下工作。 6 不同工作姿态下的劳动生产率 7 7.2 装配型架设计的一般问题装配型架设计的一般问题 （一）型架设计的原始资料（一）型架设计的原始资料 1：型架设计任务单。 在任务单中指出所要设计的型架的工件图号、名称、型架功能、数 量以及同其它型架的关系。 2：装配件的结构图纸与技术条件。 熟悉产品图纸及技术条件掌握装配对象的结构特点，了解与装配准 确度、与协调互换等有关的技术要求。 3：产品装配方案或指令性工艺规程和工艺装备协调图表 。 该型架的协调关系及安装型架用的标准工艺装备，即制造和

5、协调依据。 在型架内定位的零件、组合件及其定位方式，所使用的工具和设备 （如铆接中所用的风钻、铆枪和手提压铆机等）； 在该型架上进行装配的零件、装配件的供应状态和先后顺序； 8 4：型架设计技术条件 。 是工艺人员与型架设计人员协商后写成的。其内容包括； 5：型架元件及结构的标准化资料。 标准化资料主要是指航空工业部门颁布的标准。 对辅助设备的要求，如对冷气管路、照明的布置及其它特殊要求。 在型架内完成装配后，工件的出架方式和方向，出架用的设备； 对型架构造的原则性意见，如装配对象在型架内的放置状态、型架骨 架的结构形式，最好画出草图； 型架的制造依据和安装方法； 在型架内需要完成的工作，进入

6、装配的零件及装配件的定位基准； 9 （二）型架设计的内容和步骤（二）型架设计的内容和步骤 一般可把设计工作分为三个阶段： 3：绘制零件图。 2：绘制工作总图； 1：草图设计或型架设计方案的拟定； 10 草图设计或拟定型架设计方案应确定的主要内容如下。 型架设计基准的选择； 考虑温度对型架准确度的影响。 骨架刚度验算，型架支承与地基估算； 型架结构形式的确定； 型架的安装方法； 工件的出架方式； 选择工件的定位基准，确定主要定位件的形式及其布置，尺寸公差的选择； 装配对象在型架中的放置状态； 11 （三）型架设计基准的选择（三）型架设计基准的选择 一般情况下，应以“飞机部件的设计基准”作为成套的

7、装配型架和 成套的标准工艺装备的设计基准，可以避免基准转换时繁杂的计算。 机身的设计基准线机身的设计基准线 12 基准的选择的原则： 1：同一部件中不同组合件、板件、段件的装配型架应选同一设计基准 轴线。 2：相邻部件的装配型架也应选同一设计基准轴线。如前、后机身。 13 3：型架设计基准的选择，还应力求简化尺寸的计算，以便制造及检验。 4：型架设计基准的选择，要与安装方法相适应。例如，用型架装配机 安装型架时，要求有三根相互垂直的坐标轴线作为基准。 （四（四）装配件在型架中的放置状态装配件在型架中的放置状态 对于翼面类部件，习惯于垂直放置即前缘向下 ，装配工作可以从两 面接近。 机身类的段、

8、部件的放置状态大多与飞机的飞行状态一致。 对于板件，一般都采用立放。 对一般尺寸的梁、隔框、翼肋等平面型组合件，可在非转动式夹具内 平放或竖放，但最好采用转动式夹具。 14 （五（五）定位件形式及布置方式定位件形式及布置方式 主要根据工件刚度确定。 当刚度特别小时，采用面定位，如包络式定位。 对于飞机制造，大多数情况下，都不遵守机械零件的“六点定 位”原则，而是采用过定位的方式。 当刚度比较大时，采用点定位， 如隔框、装配到一定程度的部件。 当刚度较小时，采用线定位，如等距卡板线定位。 15 （六（六）出架方式出架方式 对于较小的工件，出架较为简单；大尺寸部件主要有三种方式： （1）：从型架上

9、方吊出 （a）型架上梁间应有一定距离； （b）上梁可移动； （c）上梁可转动。 1固定梁；2、4、7工件；3可移动梁；5上梁转动轴线；6上梁。 16 （2）：纵向出架 1工件； 2吊挂； 3导轨； 4上梁； 5卡板； 6立柱； 7下梁。 17 （3）：侧向出架 （a）在型架上安装专用吊挂； （b）用架车从侧面取出型架。 1专用吊车；2产品运输架车。 18 7.3 型架骨架的构造型架骨架的构造 转动的框架式型架 骨架的结构形式大体可分为框架 式、组合式、分散式和整体式四类。 （1）框架式 这种骨架是由槽钢或钢管焊成的框架。 多用于隔框、翼肋、大梁等平面形状的组合 件、板件以及小型立体组合件、段件

10、（如翼 尖、舱门、小尺寸的尾翼）。 19 四点支撑的框架式型架 三点支撑的框架式型架 1、2、3主支撑；4、5辅助支撑 20 机翼总装配型架 1标准样件；2前缘标高板；3转接标高梁；4卡板； 5接头定位器。 1 21 （2）组合式 组合式骨架一般是由底座、立柱、支臂、梁等标准化元件所组成。 组合式骨架可分为单梁、双梁、三梁、四梁。 组合式骨架 1梁；2立柱；3底座。 22 组合式骨架的组合形式 （a）单梁；（b）双梁；（c）三梁；（d）四梁。 23 （3）分散式 分散式骨架的特点是型架不设整体骨架，各个定位夹紧件固定在以 车间地基为基础的分散的金属骨架上。 前机身总装型架 1- 型架平板；2、

11、5接头定位器；3、4架车上的卡板和接头定位器；6、7卡 板； 8横向调整手轮；9、10架车；11导轨；12架车定位插销。 24 （4）整体底座式（多支点可调支承） 整体底座式骨架是指型架的骨架中有一个整体的底座，底座用多支 点可调支承支撑在车间地面上，型架的其它骨架及所有的定位夹紧元件 都固定在底座上。 底座式型架 1底座；2角铁；3可调支承；4光学站；5准直望远镜； 6基准视线；7基准光学站。 25 这种形式的骨架主要可降低对地基的要求，地基如有变动，可调整 各支承点以保持底座的正确位置，从而保证型架准确度的稳定性。 整体式底座原来是焊接结构，近来波音公司采用铸造的标准块体，若 型架比较大时

12、，其底座可由几块这样的标准块体直接拼接而成。 型架底座的发展 26 7.4 型架骨架刚度计算型架骨架刚度计算 影响型架定位准确度的主要因素之一是型架刚度，为了保证型架具 有足够的刚度，又不过于笨重，需要对型架进行刚度计算或估算。 以组合式型架骨架为例，其方法包括两种： （一）解析法 （1）横梁刚度计算 型架骨架变形图 横梁上载荷： 梁自重。 工件重量。 人的重量。 卡板重量。 接头定位件重量。 连接卡板的叉子重量。 27 根据梁上载荷P、弹性模量E、惯性矩J等计算变形量（挠度）f，计 算出的挠度值应不超过允许的变形量。 （2）立柱截面尺寸校核 载荷P f水平 f垂直 在垂直载荷的作用下，会产生

13、垂直位移 f垂直。 在偏心载荷的作用下，会产生水平位移 f水平。 两者都不能超过允许值，若超过的话，可采用 加立柱截面尺寸的方法。 若计算结果大于允许变形量，可采用加大梁截面尺寸的方法。 精度要求高的型架， f不应超过0.1毫米。 中等精度要求的型架， f不应超过0.2毫米。 精度要求较低的型架， f不应超过0.3毫米。 28 （二）有限元法计算刚度 用解析法计算只是型架刚度计算中较为简单的情况，它可以把问 题简化为简支梁和柱的情况。对于一些复杂的型架，如一些多支点的 整体底座式型架，只能采用有限元法用计算机进行迭代计算。 比较常用的有限元软件如：NASTRAN、ANSYS、MARK等。 29

14、 7.5 型架的外形定位件及夹紧件型架的外形定位件及夹紧件 定位指零件占据某一位置，夹紧就是把工件夹住。 （一）型材零件的定位夹紧件 主要用来定位长桁、隔框、翼肋、梁钣金零件， （a）弹簧式；（b）、（f）、（g）螺旋式；（c）螺旋杠杆式； （d）杠杆式；（e）双向螺旋式 几种型材定 位夹紧件 30 1：角型材、T型材、型材定位件的夹持配合 31 2：管材件的定位夹持配合 （a）用管材外柱面定位； （b）、（c）用V形槽定位； （d）用管材内壁定位。 32 （二）外形定位件及夹紧件 型架外形定位件是用来确定飞机部件的气动力外形的定位件，一般 可分为三类： 卡板。定位某些切面外形。 内型板。定位

15、某些切面内形。 包络式定位面板（或称包络板）。定位整个空间曲面外形。 （a）型架卡板；（b） 型架内形板；（c） 型架外卡板和内卡板；（d） 托板。 1卡板；2内型板；3内卡板；4外卡板；5托板。 33 1：卡板：卡板 卡板由卡板本体和卡板端头组成。 （a）长卡板的固定； （b）短卡板的固定； 1杯座；2叉子；3悬挂轴；4卡板； 5打开端。 对于短卡板，一般取L2=(11.5)L1。 34 （1）卡板的工作外形及夹紧方式 卡板的工作表面可以是飞机的蒙皮外形，也可以是骨架外形（蒙皮 内形）。 在一些以骨架为基准的装配型架上，有时要求卡板既能定位骨架外 形，又能在装配蒙皮时起夹紧蒙皮的作用，从而又

16、要求卡板带蒙皮外形。 为兼顾这两方面，卡板的工作表面加工成蒙皮外形，而在卡板表面上分 布一些局部的活动垫板。垫板的工作面就是骨架零件的外形。 35 定位垫板 1卡板；2垫板不用时的放置槽； 3蒙皮外形线；4骨架外形线；5 靠板；6垫板 36 卡板与蒙皮的夹紧方式包括： 使用内卡板； （2）卡板的本体结构 卡板本体一般用铸铝，重量轻， 又有一定刚度，又与被定位的工件材 料相同。 卡板的工作外形根据标准样件用 环氧胶泥塑造。 用临时装上的螺旋式夹紧件（顶杆）顶住夹紧。 通过卡板侧面角片与蒙皮内桁条螺栓连接（螺栓从铆钉孔中穿过）。 37 （3）卡板端头 卡板端头衬套的固定方法 1衬套；2快干水泥；3

17、卡板；4孔，每面三个。 在固定孔中压入或用快干水泥固定钢衬套。 卡板端头有普通端头、勾形卡板端头（转销式叉子）、锁圈式端头。 38 （4）卡板吊挂 卡板的吊挂开启时一般通过钢索吊起。 （5）活动卡板 不固定在型架上，固定在刚度比较大的飞机骨架上，把板件送入段、 部件装配时，卡板也带上，增加板件的刚度。 2：内型板：内型板 对蒙皮内表面进行定位，在蒙皮的外表面用橡皮绳压紧，当蒙皮厚 度大时，可以用金属条带压紧。 内型板与卡板相比，型架重量轻，结构要简单些。 39 3：包络式定位板及夹紧件：包络式定位板及夹紧件 是厚度比较大，带曲面外形的钻模定位板，板上有铆钉孔位置的钻套， 利用钻套可钻出铆钉孔；

18、其夹紧是用工艺螺栓夹紧蒙皮与骨架零件，使之 与包络板贴合，其外形面一般也是用环氧树脂按标准样件塑造而成，用于 形状复杂，刚度较小的结构，如飞机前端的整流罩、翼尖的装配，防止铆 接时发生鼓动。 40 （三）接头定位件、型架平板及工艺接头定位件 1：叉耳式接头定位件 单叉耳接头 多叉耳接头 分为几种形式： （3）：导杆式。分为单导杆、 双导杆。 （2）：折动式。叉耳用插销连 着，可卸下。 （1）：固定式。叉耳直接固定 在型架上，不可卸。 41 2：型架平板 用于定位围框式接头（凸缘连接接 头），型架平板在型架上安装也分为： 固定式、可滑动的、可转动的。 42 3：工艺接头 工艺接头是为了装配时定位

19、和夹持工艺上需要而加在飞机结构的较 强部位上的暂时性接头。 工艺接头用于段件装配 1型架平板；28工艺接头；9型架底座；10可调支承。 采用点支撑 43 工艺接头用于部件对接 1吊运钢索；2机身；3固定工艺接头的架车；4、6工艺接头；5机翼。 工艺接头优点：1：用点定位代替卡板线定位，简化了型架。 2：定位灵活、方便，主要用于具有较大刚度的段、部件。 44 7.6 温度变化对型架准确度的影响温度变化对型架准确度的影响 两个部件其单独装配时，温度分别为t1、t2，型架由于热胀冷缩，产 生了不同的装配误差，当两部件对接时，温度为t3，对接型架又有一定的 误差，可能使两部件对接时造成对接误差。 一般地坪的水泥地面热胀冷缩变化最小，可以认为地坪热膨胀系数 地0，这对型架准确度影响最大，因为热胀变化时，其它部位都变化，而 与地相连型架部位不变化，伸缩不匀，型架产生误差。 45 减少热膨胀协调误差方法： 5：型架采用整体底座，避免地坪热变化系数影响。 4：采用可移动定位件。如可移动型架平板。 3：工装材料与工件