1、装配工艺装备设计（专项部分） 铆接装配工艺装备,铆接装配工艺装备 前面已经介绍了装配工艺装备设计（通用部分），下面介绍的是装配工艺装备设计（专项部分）。是关于铆接装配型架(夹具)以及安装夹具(量规)、钻模等设计的有关问题。 4.1 铆接装配工艺装备的结构 部件装配型架的两种设计，实际上是两种工艺方法： 外形定位法，这是一种较老的工艺方法，其特点是结构复杂，工作开敞性差，型架安装较难。现在已很少使用。 采用“孔系”定位法，“内定位”即属于这种工艺方法。按这种工艺方法设计的型架，结构简单，工作开敞，使用方便。 装配型架的结构特点 装配型架，是用于飞机机体的组件、段件、部件等装配单元在铆接装配过程中
2、，对零件、组件进行定位夹紧的工艺装备。,装配型架的结构组成 骨架即框架，是安装定位、夹紧元件和其他构件的基体，使整个工艺装备形成整体性，以保证定位件之间具有稳定的相对位置。 定位件是确定产品几何参数或尺寸要素的元件。 压紧件是压紧工件以配合定位件完成其定位功能的元件。 辅助装置包括产品的支承调整装置；为产品进、出架而设置的附属于型架结构的吊运装置；为工人操作需要而设的工作架(常称工作梯)等。 装配型架的设计特点 飞机装配型架，不同于机械加工用夹具，它具有以下主要特点： 型架尺寸较大，在设计过程中须考虑刚度和温度对协调的影响； 产品是以几何形状和几何关系(如结构基准之间的关系)作为技术要求的主要
3、特征，因而带来定位特点和制造方法的特殊性； 钣金件的刚度差，不能完全按照刚性件的六点定位原则，而往往需要增加必要的“过定位”点进行定位；,产品的装配过程较长，装配变形较大，所以，必须注意有关型架之间其结构设计在精度控制和协调性方面的有机联系，综合考虑和合理确定定位部位、定位方式与公差分配等； 结构设计的灵活性较大，设计时必须从多种方案中择优选取设计方案。 安装夹具的设计特点 安装夹具，包括安装量规和安装模型，在使用上较之装配夹具有所差别，它是定位在产品上或以产品为基准确定其位置，然后进行某些零件的定位装配。所示具有以下特点： 重量要轻，必要时采用铝质结构(有时也是解决温度影响的需要)； 定位基
4、准要合理，要尽量模拟产品的结构关系来定位安装夹具，以保证产品的协调互换要求。有时采用(按装配型架上的钻模)精确钻制的某些结构孔作为安装夹具的定位基准； 为了提高装配工效，往往在安装夹具上带有钻模板； 对于不是完全定位在产品上使用的安装夹具，为了便于找正同产品的位置关系或使安装夹具有稳定的工作位置，需配以支承调整装置。,4.2 装配型架的总体设计 装配型架的总体设计，必须根据“设计基本原则及技术要求 （见3.3设计基本原则及技术要求 ）进行总体布局。总体设计阶段应解决以下主要问题： 4.2.1 产品在型架中的放置状态 一般原则 产品在型架中的放置状态，涉及到操作的合理性(如零件安放问题等)和铆接
5、装配的工作效率，并涉及到型架的设计基准问题。应根据下述原则进行综合分析，选定最佳放置状态； 便于参与装配的零、组件的放置和定位，并使操作者能在最有利的操作姿势条件进行钻孔和铆接工作； 有利于型架的结构布局和简化设计； 要使产品上、下架方便和安全； 要有利于型架的制造、安装和保证准确度要求(如减少累积误差等)。 产品在型架中的一般放置状态，见表4-1。,表4-1 产品在型架中的一般放置状态,表4-1 产品在型架中的一般放置状态（续）,表4-1 产品在型架中的一般放置状态（续）,表4-1 产品在型架中的一般放置状态（完）,产品下架方向和方式 重量轻和尺寸小的组、部件，不需采用吊车或专用下架装置，只
6、需提供必要的通路即可满足下架要求。而重量大或尺寸大的组、部件，因涉及到吊运装置和工艺布置，一般应对下架的方向和方式进行论证后确定。产品的一般下架方向和方式，见表3-2。 表4-2 产品下架方向和方式,(a) 固 定 梁,(b) 滚 动 粱,表4-2 产品下架方向和方式（续）,(c),表4-2 产品下架方向和方式（续）,表4-2 产品下架方向和方式（续）,表4-2 产品下架方向和方式（续）,表4-2 产品下架方向和方式（续）,表4-2 产品下架方向和方式（完）,型架设计基准 型架的设计基准，涉及产品的放置状态和型架的制造与安装，直接关系到产品的制造准确度和协调性，它包括型架的安装坐标系和重要构件
7、的尺寸标注基准。就型架的总体设计来说，设计基准主要是坐标系的选择问题；对于涉及准确度或协调性问题的型架构件，则是指尺寸的标准基准，是在总体设计阶段应给予考虑的问题。 同产品的设计基准尽量一致，以减少尺寸的换算工作和计算误差； 型架的设计基准应尽量同制造基准一致，以减少工艺基准的转换计算工作，并有利于对制造准确度的控制； 应简化型架的制造测量工作或减少测量环节的累积误差。 型架设计基准 型架的设计基准，涉及产品的放置状态和型架的制造与安装，直接关系到产品的制造准确度和协调性，它包括型架的安装坐标系和重要构件的尺寸标注基准。,就型架的总体设计来说，设计基准主要是坐标系的选择问题；对于涉及准确度或协
8、调性问题的型架构件，则是指尺寸的标准基准，是在总体设计阶段应给予考虑的问题。 同产品的设计基准尽量一致，以减少尺寸的换算工作和计算误差； 型架的设计基准应尽量同制造基准一致，以减少工艺基准的转换计算工作，并有利于对制造准确度的控制； 应简化型架的制造测量工作或减少测量环节的累积误差。 产品的定位 飞机的基体，是以气动外形为其重要几何特征。组成基体的零件又是以刚度差的钣金件为主，并经过铆接装配过程由组件装配、部件装配和部件对合等阶段，最后形成飞机的基体。这种不同于机械制造的特定条件和制造过程，决定了其装配过程中的定位特点。 定位的基本要求 定位部位选择合理，定位方法可靠，定位稳定，定位件结构简单
9、；,同一型架上不得有定位的相互干扰，工序型架之间定位必须协调； 定位过程中不得划伤产品； 操作简单、迅速、轻便，工作开敞，不影响产品上、下架。 定位部位的选择 定位部位选择原则 定位部位或定位方式，必须能保证直接或间接控制飞机的几何参数； 对合交点和分离面必须定位； 后一工序型架上的定位部位，必须是前面工序型架上的定位部位； 同一定位目的，应以定位件的数量少、结构简单和工作开敞为选择方案； “过”定位的部位，应根据零、组件的刚度确定。 各装配阶段的定位特点,飞机装配，由零件到组件，组件到部件，逐渐形成整体和并由小刚度到大刚度，所以，装配阶段不同，定位特点也不同。设计时，必须根据不同情况合理确定
10、定位部位和定位方式。这些特点是： 组件装配阶段，主要是定位参与装配的产品零件和控制其形状，这时应注意零件之间的相互定位。 段件或部件装配阶段，主要是定位参与装配的组件和控制其外形。由于工艺组件具有一定的刚度和整体性，所以定位件的布置密度大为减少，此时应注意利用组件之间的相互定位，以减少定位件的数量和避免定位的不协调。 部件的对合，是确定具有较大刚度的部件之间的几何关系，定位基准的选择问题更为突出。合理选择定位基准或模拟部件的几何参数控制关系或结构关系，会使型架结构得到简化和具有好的使用性。 外形的定位方式 外形，主要是指气动外形，其一般的定位方式是外形卡板、局部定位、对合模拟定位等。对于整体机
11、械加工件，根据协调过程的设计，有时采用孔定位的方法来确定外形。,外形的定位方式，主要取决于产品结构和装配过程的设计。 包络式定位包络式定位，是对产品全气动外形的定位，特别适用于整流包皮之类的装配。 结构特点 包络型板一般为环氧玻璃钢(厚度812mm)结构，有时也采用铝基体(铸件)塑制表面，按表面标准样件塑制成形。 对于固定式包络型板，其表面划出了有关的产品结构线，并装有铝制铆钉孔的导套，其固定套的内径应能通过铆枪的冲头，活动钻套则用以钻制铆钉孔和用弹簧定位销或工艺螺栓将骨架零件与蒙皮拉紧在包络型板上，见图4-1。,图3-15 包络型板上的导套,使用特点 对于固定式包络型板，它既定位蒙皮外形，又
12、是产品骨架装配的定位依据，所以产品在包络夹具上的装配过程不同于在常规结构夹具上的装配过程，其装配步骤如下： 第一步，将骨架零件放到包络型面上按结构标记线定位并压紧，按型板上的钻套钻定位孔后卸下零件； 第二步，将蒙皮放到包络型面上按钻套在同样位置钻定位孔； 第三步，再将已钻定位孔的骨架零件，按顺序放回到定位在包络型面上的蒙皮上，用弹簧定位销或工艺螺钉将其定位压紧，如图4-2所示。但对于可卸式包络型板，则只控制外形和钻孔，见图4-3。,图4-2 零件在包络型面上的定位拉紧,图4-3 尾翼前缘包络（可卸式）型架,二次定位 产品的二次定位，主要指以下几种情况： 整体件上的多个孔或叉耳接头的定位； 封闭
13、截面外形(如已成形的机身隔框和翼肋等的完整外形)的定位； 一个组件、段件或部件上的多孔或交点(即对合接头)的再一次定位。 二次定位的定位件的一般设计方法，见表4-3。对于某一叉耳或孔的二次定位，当属唯一的定位基准时，必须定位确切而不应按表4-3所示考虑协调误差补偿用间隙。,配合间隙,表4-3 产品的二次定位,单排孔的定位，可采用游动定位方式(见表 9.21)或图示陵形销(但结构设计应考虑限定方 向)其尺寸的几何关系为：,表4-3 产品的二次定位（完）,工艺接头定位 应用条件 工艺接头，是用于部件装配或对合过程中的补充定位或转化定位。补充定位，可能是由于产品的可定位部位不足或因组件的刚度较差而作
14、的合理定位方式的补充；转化定位，主要为了简化型架结构，例如将外形定位转化为“接头”定位，或采用某种工艺件来建立产品组件之间的定位关系等。 基本技术要求 同一个工艺接头应为可互换件，以便更换，或供生产的周转需要配备一定的数量。 一般结构形式 工艺接头可能是在架外进行安装，也可能是因协调需要而在架内定位安装。产品上的相应连接孔应在相应装配型架上用钻模钻出。工艺接头的一般定位形式见表4-4。,表4-4 工艺接头的一般定位形式,表4-4 工艺接头的一般定位形式（完）,标准工装在型架上的定位 标准工装在型架上的定位方法有标高板办定位法、光学工具测量法（上述两种方法，现已很少使用）和用数字化传递的方法，这
15、种方法是用辅助工具将标准工装进行支撑，以工具球作为测量定位的基准，进行互换与协调的方法。一个型架或夹具，其上所有定位件都按同一个标准工装安装时，该标准工装在其上的定位，仅是为了支承标准工装和保证其复位的一致性。 型架、夹具的成组布置 型架、夹具的成组布置，是指将两个或两个以上的型架或夹具布置在一个骨架上，以简化结构和减少占地面积，但必须同产品的生产组织相协调。 成组布置，一般应用于以下两种情况： 对称组件(如左、右壁板)装配型架； 类似的简单结构的框、肋装配夹具。 图4-4所示，为合用一个骨架的机身左、右壁板装配型架。,图 4-4 机 身 壁 板 装 配 型 架,图4-5所示，为两个机身框夹具
16、共用一个转轴的车轮式转动夹具，该图仅示出了夹具的框架。图4-6所示为机身隔框通用装配夹具，在该夹具上共装配结构相似的七个隔框，各框的定位件分别按各自的样板或按各自的坐标，用工具球安装，并有特制的定位插销定位。,图4-5 机身隔板装配夹具,图4-6 机身隔框通用装配夹具,4.2.2 型架骨架 型架骨架的基本技术要求是：工作开敞、刚度合理、尺寸稳定。 骨架的结构形式 骨架是型架、夹具的基础构件，是根据元件的布局、功能(如产品的上、下架等)需要和制造工艺要求等进行设计的，其结构布局必须考虑合理的力的传递。小型的，一般为整体框架；大型 的，采用组合框架。 一般结构形式，参见表4-5。,表4-5 骨架的
17、一般结构形式,表4-5 骨架的一般结构形式(续),表4-5 骨架的一般结构形式(完),表4-5 骨架的一般结构形式(完),4.2.3 型架纵梁 梁的典型截面 型架下梁，一般为焊接结构；上梁，有槽钢焊接结构、矩形管焊接结构和钢管焊接结构等。有时也采用铝合金板料焊接而成。 活动梁 为了产品从型架上方吊出而设计的活动梁，一般采用表4-2所示滚动梁和转动梁。图4-7和图4-8所示为滚动梁和转动梁的结构示例。,图4-7 滚动梁结构,图4-8 转动两结构示意图,四边形框架典型结构 表4-6和表4-7示出了四边形转动框架和立式框架的一般用型材和有关数据，这些数据提供了几何参数同挠度值之间的定量概念，供设计人
18、员进行刚度设计的参考。,表4-6 四边形转动框架,表4-6 四边形转动框架（完）,表4-7 四边形立式框架,表4-7 四边形立式框架（完）,骨架的组合 大型型架的骨架，考虑到制造和运输问题，应设计成组合结构，在使用现场进行组合。 组合要求 骨架各焊接构件进行组合时，均用螺栓连接(不用销钉)； 构件结合面之间，不得任意采用可塑材料垫进行安装补偿。可塑材料(如快干水泥)垫一般只在有较高安装准确度要求或尺寸封闭结合面之间使用，并有足够大的结合面积。 组合方法 根据上述要求，骨架构件的组合方法如图4-9和图4-10所示。图4-9所示，为在型架装配机上浇注有卡板叉子的上、下梁，骨架的组装均采用快干水泥垫
19、进行补偿。图4-10所示，为型架的上梁组装情况，其同两端支柱的连接均为“硬”结合(即不采用水泥垫)，结合面之间运用“焊接顺序”和斜垫片进行间距尺寸补偿，并采用局部焊接方法防止结合面产生移动。,图4-9用水泥垫进行尺寸补偿,图4-10硬结合的尺寸补偿方法,4.2.4 定位件飞机装配过程中的定位，往往是以定位件和参与装配的产品零、组件之间的相互定位，构成装配型架上的整个定位系统。设计时，必须注意到这一特点涉及的定位协调问题。 型材定位器 型材定位件的一般结构形式，见表4-8。,表4-8型材的一般定位形式,表4-8型材的一般定位形式（完）,外形定位件 卡板 卡板的一般结构形式 卡板的一般结构形式见图
20、4-11所示。 一端支承的卡板，其悬臂长度，一般可取为支承点间距的11.5倍，即11.5。,(a)两端复承 （b）一端支承 (c)带压件的一端支承 图4-11 卡板的一般结构形式,卡板的取制位置见表4-9,表4-9 卡板的取制位置,表4-9 卡板的取制位置（完）,注： 当卡板位置同隔板弯边错开时，若铆接时不打开卡板就容易使蒙皮在沿卡板的截面处产生变形的痕迹。,卡板定位面 定位面形式见表4-10。,表4-10 卡板定位面形式,卡板定位面 为了使(绕一端转动的)卡板能打开并不致擦伤蒙皮，卡板外形的端部不得超过产品外形上过卡板悬挂点中心的法线，见图 4-12。,图4-12 卡板打开条件,卡板截面尺寸
21、见表4-11。,表4-11 铝质卡板截面尺寸,表4-11 铝质卡板截面尺寸（完）,内形板和托板 内型板和托板，是主要用于壁板装配型架上的功能和结构相似的两种定位件。,内型板内型板，是从内形定位蒙皮的外形定位件，代替外形卡板的功能。 托板 托板，是配合外形卡板用于定位相应外形零件位置和长桁位置的定位件，多采用钢板制造，同内型板一样为非打开结构。 接头定位件 一般结构形式 接头定位件一般结构形式见表4-12。,表4-12 接头定位件一般结构形式,表4-12 接头定位件一般结构形式,定位件头部结构形式见表4-13。,表4-13定位件头部结构形式,精密配合的导向套对于准确度要求高的移动式定位件，其导向
22、套可采用可调式(调整配合间隙)结构。图4-13所示为带有锥形环套的一种可调式导向套。,1 导杆 2 锁紧螺母 3 外锥内环 4 内锥外环 5 外套筒 6 套筒 图4-13 可调式导向套 一般接头定位形式见表4-14。 表4-14一般接头定位形式,表4-14一般接头定位形式（续）,表4-14一般接头定位形式（完）,滑轨滑轮定位件 滑轨和滑轮的一般定位形式，见表4-15。,表4-15 滑轨和滑轮的一般定位形式,表4-15 滑轨和滑轮的一般定位形式（完）,围框接头定位件 围框接头定位件，一般采用平板式结构，常称型架平板，其定位部位为平板的平面和结合孔。 4.2.5 压紧器 压紧件的选择和设计，必须满
23、足以下基本要求： 压紧可靠； 不得将产品压伤或压变形； 不得将定位件压变形； 工作开敞，操作方便、迅速。 4.2.6 钻模钻模，可能属型架上的一个构件，也可能是一项独立的工艺装备。对于不属于型架上构件而独立使用的钻模，必须是以产品上某些孔或形面来定位。 4.2.7 辅助装置 工作架,为在型架上进行铆接装配工作而设置的专用工作架，习惯上称为工作梯，主要由地板和梯子组成。 设计要求 支承在地面上的工作架，不允许同型架结构连接在一起，以免影响型架的准确度和型架的检修调整工作； 不得影响工作通路； 保证操作者的安全。 结构布置 根据装配工作的需要和型架结构情况，型架工作架有两种布置方法，即布置在型架结
24、构上或布置在地面上。 布置在地面上的工作架，当需在地板下方进行工作者，地板距地面的高度或多层地板之间的高度，一般可按l600mm1800mm考虑。布置在型架结构上的工作架，其型架骨架必须有足够的刚度。 托架 托架是附设在型架上(为型架的结构组成部分)用来支承和调整产品位置的一种辅助装置，常用结构见图3-28所示。,整产品位置的一种辅助装置，常用结构见图4-14所示。当采用双螺杆升降时，一般应将其中一个铰接点的孔制成长孔，以免操作时发生干扰。图(b)所示横向可调装置，单螺杆升降的结构一般不采用。,图4-14一般托架,下架装置 从型架中取出产品所用的专用装置，称为下架装置。根据产品的重量、出架方向
25、、型架结构设计的可行性以及工艺布置等，可采用不同形式的下架装置。,吊运装置 图4-15、图4-16所示为两种吊运示例，吊挂高度不可调，必须有可升降托架配合使用。,图1-15 吊运小车,图3-30 带铰车的吊运小车 图4-15所示吊运小车的导轨安装，应使外端略向下倾斜，以保证在非工作时小车总是停留在导轨的外端，吊运产品时也非常轻便。,图4-16采用了铰车装置，主要是因为在该型架上横向出架没有图4-15所示的纵向出架开敞。 推运装置 推运装置，根据型架结构布置的可行性和合理性以及架外运送需要，可以采用属于型架结构部分的架内车或独立使用的架外车。架内车，根据型架结构设计的需要，可分为有定位要求的和无定位要求的两种。推运装置的结构示例见图4-17图4-20。 图4-17所示为兼作架内定位用的下架托车，有工作位置时的定位装置。轨道的伸出部分为活动导轨，仅在使用时安装上。图4-18所示为地轨拖车。须破坏地坪或凸出地面影响过道的通行。图4-49为兼作架外运送的拖车，适用于重量轻的部件。图中AA视图所示车轮为可拆卸结构，进入型架时将其卸下以避开型架上的定位件。,图4-17 具有定位功能的托车,图4-18 地轨拖车,图4-19 兼作运送用拖车,
