第6章 飞机工艺装备设计与制造

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生产工艺装备
直接用于飞机制造和装配的工艺装备。
锻 模 、 铸 模 等
钣 金 成 形
毛坯工艺装备
生产工艺装备
精加工型架
零件工艺装备 装配工艺装备
检验工艺装备 辅助工艺装备
部 件 精 加 工
检零检 验件验 模检型
验架 夹 具
胶焊铆
吊起工工
接接接
挂重作作
运梯台
输
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工装选择具体要考虑如下主要因素
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设计基准
包括设计基准、制造基准、使用基准和检验基准的设计。 标准样件的设计基准普遍采用飞机的设计基准。除了基本 坐标系之外，还有辅助坐标系。
为了使标准样件的制造使用方便，在标准样件上安装有标 高板、基准块（或基准面），刻有基准线，或打上基准点。 标高系统是标准样件的使用基准，也是制造基准。基准块 和基准平面是检验基准。
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（3）综合标准样件（安装标准样件）
综合标准样件（也称安装标准样件）：作为制造与协调曲 面外形与对接接头的依据。样件具有真实的、精确的切面 外形和接头。用它来制造、检查、协调型架。
综合标准样件分为整体标准样件、局部标准样件及零件标 准样件，即包括能组成全机标准样件的部件标准样件、段 件标准样件、组合件标准样件以及零件标准样件。部件、 段件、组合件样件常设计成分解式的结构，以便于使用。
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（1）标准量规
标准量规（也叫做对接接头标准样件）：作为制造与协 调成组叉耳接头对接的协调依据。
一类是用于协调制造标准工装和作为厂际互换协调的原始依 据，具有较强的刚性，一般不直接用于协调制造生产用工艺 装备；
另一类是直接用来协调制造生产用工艺装备的标准量规。
对于部件、段件间的叉耳式的交点连接，常采用成对的正反量规来 保证工艺装备交点的协调，并用以安装对应的标准样件上的交点。原始 量规通常利用型架装配机或光学仪器安装。
“上”、“下”、“左”、“右”，及“用于××轴线面”等 标记； 对于以凸缘衬套端面为平面基准的标准平板，应在其中选定位 置基本上均匀分布的3个孔来作为基准点，将由此3孔端面所组 成的平面作为标准平板测量和使用基准平面，以保持其基准的 稳定性。
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协调标准样件、装配型架等多孔对接平面上的孔位
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导管接头
部件对合接头
导管接头标准量规 协调部件对接面之间液压、燃油等系统导管对接头的位置
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机身尾翼对接量规
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（2）标准平板
标准平板（也叫做平面多孔对接标准样件）是平面多孔 对接分离面上，保证端面对接孔协调的原始依据。
一是用于协调标准工装，称标准平板（或模板），一般不直 接用于安装型架定位件，仅作为协调标准工装的原始依据。
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用标准工艺装备 模拟量传递的协 调方法和用数字 量传递的协调方 法，都是飞机制 造工艺中保证协 调互换的重要方 法和手段，尽管 在不同的技术发 展阶段有所侧重。
6.2.1标准工艺装备的定义和分类
2.分类
（1）标准量规 （2）标准平板 （3）综合标准样件（安装标准样件） （4）表面标准样件 （5）反标准样件 （6）对合协调台
① 产品结构的特点 ② 生产性质和产量 ③ 互换协调的要求 ④ 工厂的技术条件和发展水平
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6.2 标准工艺装备
6.2.1 标准工艺装备的定义和分类 6.2.2 标准工艺装备的结构元件 6.2.3 标准工艺装备的设计要求 6.2.4 标准工艺装备的协调方法
6.2.1标准工艺装备的定义和分类
1.定义 以1:1的真实尺寸体现产品某些部位几何形状和尺寸的刚性实体，作
结构特点：
表面样件有完整的表面外形，其表面刻有产品结构轴线、 零件结构线和边缘线，并标记出各种刻线的名称或产品图 号；
根据不同用途和外形复杂情况，表面标准样件可采用正的 或反的外形表面；
为方便成形模具的制造和移形，常将表面标准样件制成蒙 皮内形。
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转动式结构：360度转动和锁紧。
工件与量具之间的相对位置 产生、测量和控制物理参数 温度、压力、电流、时间、光照
2.提高劳动生产率
3.降低产品成本
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飞机工艺装备的分类
飞机工艺装备
标准工艺装备
生产工艺装备
作为生产工艺装备的制造依 据和统一标准。如用于安装 型架的标准样件、制造成形 模的标准模型（表面样件） 等。
直接用于零件的成形和飞机 装配过程中，如模具、型架 等。
用于制造和协调要求较高的零件 工艺装备。当组装成局部或组件 样件时，又可用来协调装配工艺 装备
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整体铸铝结构样件，适用于中小型样件
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玻璃钢样件具有结构简单、轻便和制造工艺性豪的特点，一般制成全外形，可以
起到表面样件的作用
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构架式结构样件
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（4）表面标准样件
表面标准样件（也称外形标准样 件）：作为制造与协调机体外形的依
2.外形零件
取光滑的飞机气动理论蒙皮外 形或内形。 切面外形板 鼓包、整流罩外形件 薄边缘部位外形件
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切 面 外 形 板
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6.2.2 标准工艺装备结构元件
3.测量元件
测量基准件
基准块 基准孔 工具球 基准单孔耳子 刻线
基准块
基准单孔耳子
水平测量点
表 面 粗 糙 度
合 适 的 精 度 和
便 于 搬 运
防 止 变 形 和
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6.2.3标准工艺装备的结构设计
设计要求（1）：设计基准
标准工艺装备的设计基准应力求同产品的设计基准相一致； 只有当工艺上考虑有利时，才可采用不同于产品设计基准的转
换基准； 相邻部件、组合件的标准工艺装备，其设计基准应尽量一致； 设计基准、工艺基准和检验基准应尽量一致。
标准样件、量规等)
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在西方某型歼击机研制中，工艺装备的费用占总研制经费 的16.5～19.5％。我国某型歼击机工艺装备总数达20700项。 其中标准工装640项，装配工装660项，零件工装17750， 拼装夹具1650项，总造价4000万元，仅工装的设计制造就 达到1年多。
苏－27飞机全机采用工艺装备总数约达61881项，比原歼 击机增加很多，其中标准工装约687项，生产用工装约 61194项。在生产用的工装中，零件工装约59689 项，装 配工装约870项，试验设备（含地面设备）约635项。
件
的，也可能是组合式的
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②局部标准样件
结构特点
可以制成局部切面外形，也可以制成全型面外形； 一般带有交点接头和对接孔； 具有完整的标高定位系统；
局 部
局部标准样件是配合光学工具或
样
机械坐标设备来安装型架的依据，
件
用于协调产品局部复杂部位
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③零件标准样件
作为制造与协调复杂机械加工零件和焊接零件的协调依据。
用以协调安装标准样件和表面标准样件，协调和检查部件、 段件、组合件标准样件。其结构形式类似于型架，飞机座 舱座椅部分的反标准样件常设计成对合台。
为了减少标准工艺装备数量，有时可用型架或样板来代替。
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（6）对合协调台
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（6）对合协调台
对合协调台为参加对合的标准工艺装备提供定位 基准，用于协调成组量规和局部标准样件。有时 也可用来协调装配型架的定位件。
飞机部件外形上的水
平测量点是飞机外形
几何参数的测量基准
点。
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基准孔
工具球 50
6.2.2 标准工艺装备结构元件
4.标高元件
确定一个基准面 （数量尽可能少， 但不少于三个）
刚度允许的条件下， 标高板之间的距离 尽可能大一些。
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6.2.2 标准工艺装备结构元件
5.骨架
应有足够的刚度，以保证标准工艺装备外形和尺寸的稳定 性；
结构形式一般与产品零件近似，为了提高零件标准样件的刚性，
在非协调工作面处，可适当增加厚度；
平面型零件标准件（如翼肋样件），一般用LY12铝板制造；
对于形状比较复杂、结构刚性差和重要的接头样件，一般采用
钢件制造；
一般应有1个基准平面和至少2个定位孔（工艺孔）作为样件
定位基准。
零 件 样 件
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（5）反标准样件
结构特点：
反标准样件一般都具有与标准样件相对应的外形和接头定 位件，以及定位样件的标高板或定位孔；
避免标准样件在反标准样件中的强迫对合，除必须的基准 面和接头外，其他外形和接头定位件都应留有3~5mm的 等距间隙；
应具有足够的结构刚度。
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（5）反标准样件
功能特点：
骨架结构应使标工其他元件在骨架上的连接方便可靠； 骨架结构应使标准工装有较好的制造工艺性和使用性； 在骨架的冷热加工制造过程中，应有消除内应力的措施，
确保骨架和标准工艺装备的稳定性。
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整体铸铝式
单梁式
薄 壁 盒 形
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6.2.3标准工艺装备的结构设计
协 调 性 高
刚 性 好
稳 定 性 好
飞行器制造技术基础
第6章 飞机工艺装备设计与制造
郭宇
南京航空航天大学 航空宇航制造工程系
内容
§6.1 飞机工艺装备概述 §6.2 标准工艺装备 §6.3 装配工艺装备 §6.4 飞机工艺装备发展趋势
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6.1 飞机工艺装备概述
各种通用机床
常用工具 和试验设备
专用工艺装备 (型架、夹具、模具、
据。
表面标准样件是协调复杂曲面外形 钣金零件的标准工艺装备，有时也 用来协调装配型架的外形定位件。
具有部件、段件外形不带交点接头
的实体，用以塑造、协调蒙皮拉型
模和各有关模具，也可以从它上面
取制样板，或制成局部的表面样件，
用以安装型架定位器。
表面标准样件的协调过程
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（4）表面标ห้องสมุดไป่ตู้样件
一是只供安装型架定位件用的，称为结合平板（模板）。
对于部件、段件间的结合部位是用多个螺栓连接形式时采用标准平 板，用以保证相应工艺装备对应螺栓孔和销钉孔的协调一致。标准平板 的孔在精密坐标镗床或数控机床上加工，以保证准确度。当标准平板带 有切面外形时，其外形按模线样板加工。
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（2）标准平板
结构特点 具有对接端面的全部孔，其孔径常为产品孔的最后尺寸； 用于协调标准样件的标准平板，可制出外形，也可不带外形； 标准平板上必须有使用位置的明确标志，例如“顺（逆）向”、
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（1）标准量规
结构特点 一般由骨架、接头和支承元件组成； 常带有与有关标准工艺装备相协调一致的标高系统或在型
架上的定位系统； 当采用光学工具法时，标准量规必须带有基准定位叉耳、
目标孔和工具球等测量定位基准元件； 为了协调的需要，标准量规上可带有局部外形； 需要时标准量规可组合使用。
对合协调台具有供参加对合的所有标准工艺装备 或基准标准工艺装备定位用的定位基准，以控制 参与对合协调的标准工艺装备的位置正确性。
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※全机标准样件分布图
座舱盖样件 特设舱盖样件
软油箱 标准模胎
油箱样件
方向舵样件
前机身样件
前起落架样 件
炮架样件下舱口盖样件副油箱样件
襟翼样件
主起落架样件 机翼样件
MD-82飞机生产中，工艺装备繁多、数量巨大，总数高达 135000多项，仅工艺装备的设计制造周期就要占飞机研制 周期的1/3。
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飞机工艺装备的作用
1.保证飞机制造的质量
（1）产品的几何参数准确度
外形准确度 相对位置准确度
零件之间的相对位置 工件与刀具之间的相对位置 工件与机床之间的相对位置
（2）物理参数准确度
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①整体标准样件
具有产品部件、组合件的较完整的外形和交点接头； 具有完整的标高定位系统； 具有完整的测量基准元件； 具有产品主要的结构轴线（面）、重要的零件外形线、重
要螺栓孔和其它孔的位置。
具有产品部件较完整的外形和接
整 体
头，用于安装部件和组合件装配
样
工艺装备，在结构上可能是整体
机轮护板样件
升降舵样件
水平安定面样件 发动机架样板 前后机身标准平板 副翼样件
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6.2.2 标准工艺装备结构元件
1.接头零件
（1）叉耳接头
叉耳配合 叉耳接头孔 结构形式
整体式（大尺寸： 整体锻造、小尺 寸：棒料或板材 直接加工）
焊接式
（2）其他接头
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6.2.2 标准工艺装备结构元件
为制造、检验和协调生产用工艺装备的模拟量标准，用于制造、协调、 检验、复制其它方法制造不能达到协调准确度要求的有关工艺装备。
如以实体（物）形式体现产品某一部分外形、对接接头、孔系之 间相对位置准确度在产品图纸规定的公差范围内的刚性模拟量。它确 定了产品部件、组合件或零件各表面（或外形）、重要接头、孔系之 间的相互正确位置。 标准工艺装备必须具有足够的刚度以保持其尺寸和形状的稳定性，同 时应具有比生产用工艺装备更高的准确度。