关键词：飞机结构铆接装配；机械加工件；公差确定
引言
随着计算机技术的日益成熟,飞机制造技术也不断的进行革新新、改革创新传统技术,此外,飞机制造中新结构、新材料的使用也促使飞机制造技术的不断创新。目前,飞机先进制造技术数字化制造技术以及集成整体结构组成。当前,数控技术在飞机零件加工制造中的应用水平较高,无论是主轴还是数控设备其利用率均非常高,数控技术的应用不但大大提高了劳动生产率和加工效率,而且还能有效缩短加工周期。当前,数控技术在飞机零件加工中的工艺主要体现为DNC技术、CAD/CMA系统、高速切削技术以及柔性切割四种,这四种生产工艺对于飞机零件加工业的发展有着不可磨灭的作用。
1机械加工零件在装配过程中的问题
在设计过程中对下陷区域没有公差规定，所以装配过程中很容易出现间隙和阶差超差现象。
由于该零件较为复杂，且为薄壁零件，设计规定壁厚和宽度公差按照HB5800-1999执行，通过查阅标准可知2mm的公差为±0.12mm，90mm和96mm的公差为±0.43mm。在零件生产过程中工人为了保证零件合格率防止出现失误造成零件报废，在加工过程中始终按照上差进行加工，即宽度为90.47mm和96.47mm壁厚为2.12mm。采用这种方法当宽度超差时可以通过挫修壁厚而且还能保证宽度尺寸在公差范围内，同样当壁厚超差时可以挫修壁厚来保证零件的合格。这种方法在现在的航空制造业中普遍存在，单纯对于零件加工而言这样的加工方法没有错误，通过这样的方法生产的零件都能符合设计要求。
在装配时，当下陷区为负差时，会出现蒙皮凸起，一般解决方法是对下陷区或蒙皮进行搓修，传统飞机通常都是采用此方法。但随着现代飞机对零件精度及外形要求越来越严格，此方法会带来以下问题：
（1）对于尺寸要求控制很严格机械加工零件挫修很难修到理想状态，这种情况不但会降低装配效率而且还给装配带来一定的风险;
（2）通过挫修势必会使下陷区域的壁厚减少，同时会增加下陷区域的下陷深度，在装配中出现横梁与蒙皮贴合的形面高于框与蒙皮贴合形面;
（3）在搓修过多时会严重影响零件的强度;
（4）搓修会损害零件的表面处理。
由机械加工件代替钣金件进行铆接装配，虽然机械加工件提高了整体骨架结构精度与强度，但如果在工艺方面没有进行协调会起到适得其反的效果，最终导致部件超重或阶差不能满足要求而报废，且这类超差报废在前期是无法预计的，只有在装配完工后可能出现，这就会造成生产任务拖期，如果从工艺角度不进行公差分配去消除后期超差报废的风险，会造成巨大的损失。
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2数据加工技术在飞机制造领域中应用的影响
2.1对标准工装的影响
数控加工技术应用于飞机制造领域之前，制造部门需要制造出多种不同类型的标准样件，在生产制造的过程中按照标准样件进行加工制造。但是由于飞机应用的零件较多，并且每种零件的尺寸以及型号都存在差异，在制造标准工装时，需要浪费大量的时间、精力以及物料用于制造标准工装。数据加工技术应用之后，则不需要将所有的飞机零件进行标准样件的加工、制造，只需要个别标准工装，用于协调飞机各个零件之间的安装关系。其他飞机标准零件工装通过数控加工技术便可以实现生产和制造，为飞机制造企业节省了大量的物料。
2.2对模线样板的影响
传统飞机制造是以模线样板作为唯一原始依据，用于飞机各个零件的制造。模线样板成为一种固定式的零件生产制造样板，该方式在最初应用之时，为零件制造部门提供了便利，只要根据模线样板生产相应的零件即可。如此的生产和制造方式限制了设计者以及设计者的思维，在当前经济环境下，模线样板制造方式的弊端越来越明显，飞机性能在不断地，飞机各个零件也需要进行更新和升级，模线样板制造方式不仅浪费了大量的时间，同时跟不上飞机零件的更新速度。因而模线样板制造方式并不适应当前的飞机制造需求。而数控技术由于加入了计算机技术，其数据化的制造方式更符合当前飞机制造行业的发展速度，将逐步取代模线样板制造方式。
3飞机结构铆接装配中机械加工件的公差确定
3.1复合材料损伤问题
常见的复合材料损伤一般都采用胶接修理技术，可根据损伤程度来选择不同的工艺方法。对于仅影响气动外观的小损伤（如整流罩凹坑、划痕、脱漆等），可进行装饰性修理。目的是恢复气动光滑性，通过填充或者刷胶即可完成。小面积脱胶或分层可用注胶的方法修理。钻一些通到损伤层的小孔作为注胶孔和溢胶孔，加热胶液并用压枪注入孔中直至胶液从邻近的溢胶孔中溢出，固化后使修理区和未修理区连成一体。（1）外加强板修理。这种方法主要用于薄板及蜂窝表板的修理。修理后的结构强度可达原结构材料强度的50%～80%，恢复程度取决于补板和胶层强度及被修理板的自身厚度。外加强扳通常使用碳纤维环氧复合材料和钛合金箔片。使用复合材料补板时，纤维的铺层顺序应尽可能与原结构相同，而且为保持外缘的楔形，各层布的尺寸应从内到外依次减小，在选择成形工艺时还需要考虑修理表面的曲率。采用钛合金箔片时，将钛板一层层涂胶后铺贴于损伤部位（通常在两层钛板之间加一层玻璃布以减小加强板的剪切模量）。钛合金板的优点是没有铺层方向问题，使用温度高。（2）光滑外表面修理。这种方法主要用于较厚板或气动光滑性要求严格部位的修理，修理后的结构强度可达原结构材料强度的60%～100%。光滑表面修理常用的加强板材料是碳纤维环氧复合材料，并要求铺层顺序与原结构相同，为保证加强板与原结构很好地贴合，多采用共固化法成形。这种修理方法的优点是偏心载荷小，气动性好；缺点是为了得到所需要的楔形，需祛除大量未损伤材料。
3.2零件二次公差分配
所以在零件加工之前要从工艺角度进行零件二次公差分配，以保证零件的装配。对本文零件进行二次公差分配，首先保证96mm的外形尺寸，该尺寸公差为自由公差（+0.43mm），其次保证下陷尺寸4mm和3mm，由于横梁和框装配过程中贴合蒙皮一侧的下陷面和框内腔完全贴合，另一侧贴合面允许留装配间隙通过添加可薄垫片填充。将89mm尺寸的自由公差（+0.43mm）分配到两侧下陷尺寸中，89mm尺寸可以不做检测要求。根据经验确定两侧下陷尺寸公差分配原则为靠近蒙皮一侧为4+0.28mm，另一侧为3+0.15mm，为避免装配过程中进行修配，所以下陷区尺寸全取正差。最后保证壁厚尺寸2mm，壁厚尺寸公差按照自由公差执行（+0.13mm）。下陷外形89mm尺寸为封闭环尺寸。
结语
通过对机械加工件尺寸公差的分配，可控制零件质量，保证机身装配质量，为后续装配过程减低难度，保证飞机部件整体的铆接质量。
参考文献
［1］范玉青.现代飞机制造技术［M］.北京:北京航空航天大学出版社，2001.
［2］刘洋.飞机装配注意要点分析［J］.科技创新与应用，2015(30):58－60.
论文作者:孙雨墨
论文发表刊物:《科学与技术》2019年16期
论文发表时间:2020/1/15
标签：零件论文; 公差论文; 飞机论文; 加工论文; 结构论文; 尺寸论文; 蒙皮论文; 《科学与技术》2019年16期论文;