外后襟翼数字化装配工装设计

李振宇，刘航，严孟茹

摘要：装配型架质量直接决定了部件装配效果，外后襟翼装配型架是用于飞机外后襟翼的装配及制孔的专用工装型架。本文简要阐述了某型机外后襟翼数字化装配工装的设计过程和安装方法。

关键词: 飞机；大部件装配；数字化装配；活动翼面；工装

随着我国航空事业的快速发展，客户对飞机的性能要求越来越高，而飞机大部件装配直接决定着飞机总装完成效果。其中外后襟翼安装在机翼后缘内侧，能向下偏转或者向后伸出，可以增大机翼弯曲度和受力面积，提高升力系数增大升力，也可以增大阻力，是飞机大部件的重要组成部分，包括前缘蒙皮，前梁交点，前梁，根部端肋，翼稍端肋，中段肋，后缘，上下壁板蒙皮等零组件。外后襟翼装配将以上零组件准确定位并安装，是飞机制造技术中关键的步骤。装配工装见下图：

一、产品零组件分析

1.前缘蒙皮：前缘蒙皮形状为倒U形，总长7.5米，分为8段，主要材料为复合材料，重量轻，但成型后容易回弹，定位和制孔过程中需要做一定的保形。

2.前缘交点：前缘交点分为单耳构型和双耳构型，数量共6个，分为金属件和复合材料件，定位复材件交点时应该注意定位器对交点周围的腐蚀。

3.前梁：前梁为正平底U字造型，翻边朝上，单根，长7.5米，主要材料为复合材料，翻边上半部分用于连接前缘蒙皮，对前梁平面和前梁外形面作定位要求。

4.端肋：端肋分为翼根端肋和翼稍端肋，主要材料为复合材料，为单侧开口盒段零件，外形较好，仅需要对端肋平面以及局部外形作辅助定位即可。

5.中段肋：中段肋为金属机加件，数量3，主要要求定位交点和外形面。

6.壁板：壁板分为上翼面壁板和下翼面壁板，主要材料为复合材料，整体固化成型，脱模后会产生一定回弹，需要借助外形定位器和压紧卡板保形。

二、产品装配工艺流程

产品装配分为两个步骤，第一次上架形成骨架，骨架装配完成后进入复材成型车间对壁板以及端肋进行成型，成型完毕后第二次上架进行整体装配。

（1）第一次上架：

1.前梁上架，定位梁翼根处端面，定位梁平面，定位梁外形面，检测翼稍处梁端面外形状态，锁紧各处梁定位器。

2.三处中段肋上架，定位中段肋交点，压紧外形面。

3.制中段肋与前梁连接孔。

4.分解，去毛刺，清洗，连接螺栓，形成盒段完整骨架。

（2）第二次上架：

1.产品从复材车间返回后，已形成前梁、中段肋、上下壁板、端肋整体盒段构型。

2.移除梁平面定位器。

3.安装上翼面壁板压紧卡板。

4.后缘托件顶住后缘条外形，螺杆压紧器将后缘壁板压紧。

5.端肋定位器入位并锁紧。

6.前缘蒙皮上架并定位锁紧。

7.前梁交点定位器入位并锁紧。

8滑轮架产品上架并锁紧。

9.安装下翼面壁板压紧卡板。

10.制孔。

11.分解，去毛刺，清洗，连接螺栓，形成完整成品。

12.产品下架并检测。

三、框架设计

框架采用可分离式焊接框架，分为上梁、下梁和左右立柱四个组件。组件整体焊接加工，端面精铣，均布键槽，所有孔位均数控加工，安装时可以快速对接[1]。上下梁内部空间较大且隔板上预留出通道，有利于电气设备集成。左右立柱均配备由升降轮组机构，独立气泵驱动，可以根据现场实际情况对装配工装进行移动。

四、定位器结构设计

下面以前缘交点定位器组件为例，分析定位器典型结构形式。

组件主要包括以下4个部分:

1.定位板组件：主要由交点定位板、定位插销和插片组成，用于连接并定位产品交点，定位板结构形式可以根据产品外形特征进行调整。

2.连接板组件：主要由连接板和2处台阶衬套组成，用于提供两种工况锁定位置并作为定位板通用安装板，不同站位定位板可共用一套安装板组件[1]。

3.定位销组件：主要由好手夹钳和安装盘组成，用于确定连接板组件工作位置。

4.角座组件：主要由角座本体、滑轨、气弹簧[2]、止动块和调整垫片组成，角座组件是整套组件的安装基础。

五、安装方法

工装调装采用OTS光学特征面（Optical Tooling Surface）安装法[3]，在工装设计过程中给定，用于确定装配工装定位孔、定位面及交点孔的空间位置的控制面。由于该种调装方法是将定位器最终外形与理论外形相拟合，可以最大程度降低生产和装配过程带来的误差。除配制孔外，其他所有孔位均在零件生产过程中加工完毕，极大降低现场施工量和施工难度。

六、结语

目前,我国的飞机装配正处于数字化快速发展阶段,在飞机数字化装配系统中,部件的姿态调整是通过调姿工装中定位器的协调运动来实现,装配工装的性能会直接影响飞机的装配质量。飞机数字化装配技术涉及了零部件制造、装配工艺规划、数字化测量系统[4]、自动控制和计算机软件等众多先进技术，是飞机装配发展的必然趋势。本论文对某型飞机外后襟翼数字化装配工装设计进行了探讨和研究，对产品装配流程和典型定位器结构形式进行了分析，可以发现，目前工装结构形式定制化程度还是比较高，但仍存在进行模块化可重构的空间，需要对各种连接形式进行整合，在提高各定位器通用程度之后，能够极大缩短设计周期，降低制造和安装成本，这对于飞机数字化调姿装配工装的推广和应用有着极大的意义。

参考文献：

[1]李继红.飞机装配型架模块化设计相关技术分析[J].国防制造技术.2019（09）: 266～271.

[2]王小铅.气弹簧助力开启机构在汽车后背门中的应用[A].海南省科学技术协会:海南省机械工程学会,2018:7.

[3]盖宇春.飞机数字化装配调姿工装系统设计[D].杭州：浙江大学，2013.

[4]陈智勇,李妙玲等.工装数字化测量安装技术研究[J].洛阳理工学院学报(自然科学版).2017(03):125～130.