飞机装配-装配型架的设计

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第八章 装配型架的设计
§8.3 装配型架的构造---型架结构分解、分解设计过程
1、骨架


槽钢、钢管焊接而成，多用于平面组合件等。
抗扭效果差，四点支撑下不均匀的支撑力或地基沉降将导致变形，可以采 用三点支撑（变形小但不稳定）加两点辅助支撑（提高稳定性）
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第八章 装配型架的设计
§8.3 装配型架的构造---型架结构分解、分解设计过程
1、骨架
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第八章 装配型架的设计
§8.3 装配型架的构造---型架结构分解、分解设计过程
1、骨架
大型工件，底座、立柱、支臂、梁组成 规格化、标准化程度高。元件尺寸大， 采用铸铁，并加工。
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第八章 装配型架的设计
§8.3 装配型架的构造---型架结构分解、分解设计过程
1、骨架
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。 地基与工件热膨胀系数差 值大。
Fx——Ux
x
Fy——Uy, Mz y
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第八章 装配型架的设计
§8.2 装配型架设计的一般问题
五、选择工件定位基准、定位件形式及其布置
低刚度件——过定位，超6点定位
飞机装配——在型架中经常采用过定位
“N – 2- 1”定位原理
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第八章 装配型架的设计
§8.2 装配型架设计的一般问题
六、出架方式 （大型工件）
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第八章 装配型架的设计
§8.2 装配型架设计的一般问题 温度变化对型架准确度的影响
三、减少热膨胀协调误差的方法 设计补偿：设置补偿件、留热膨胀间隙
工艺补偿：留加工余量、尺寸修正
• 工艺装备采用与产品相同材料 • 采用可移动定位件
• 型架采用整体底座：避免地坪热膨胀系数影响。
型架基础设计
地基沉降： 刚性型架不能调整，标定困难，对地基沉降敏感。 地坪强度计算：地坪受力表面压缩，下表面受拉伸，拉伸应力达到地坪混凝土 抗拉强度，即破坏。 可提高混凝土高度、标号、增大型架支点底面积。
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第八章 装配型架的设计
§8.1 装配型架的功用及技术要求
对型架要求：
提高装配工作效率 • 工作在型架上的位置
•
使型架尽可能开敞
作为设计人员须满足生产现 场和工艺人员设计要求
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第八章 装配型架的设计
复习：§8.1 装配型架的功用及技术要求
型架结构组成：骨架、定位件、夹紧件、辅助设备
型架功用： 1 保证产品准确度和互换性——保证工件定位准确、保持其正确形状和一 定的工艺刚度（一定过定位），限制连接变形，满足装配后产品准确度 和互换、协调要求。 改善劳动条件，提高装配工作效率，降低成本
2
对型架要求：足够的刚度，高准确度，可靠的定位和夹紧，提供需要的辅助 1 2 3 定位件位置准确度高（定位件理论误差、定位件在型架上的安装误差、型架本身在 工作载荷下的挠度变形、造成型架不稳定的其他因素） 提高装配工作效率，空间开敞 结构简单，标准化
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第八章 装配型架的设计
§8.2 装配型架设计的一般问题
4. 采用工艺接头 5. 用分散式骨架代替组合式骨架
6. 以先装工件定位后装工件（前襟翼大梁立筋定位钣金肋）
7. 骨架元件的合理布局（型架刚度、出架方式、分散式骨架）
二、装配型架元件标准化
可缩短生产准备；可降低型架成本；提高了设计质量
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第八章 装配型架的设计 型架设计的发展

快速化变型设计、模块化设计、基于实例和知识的智能设 计、基于MBD的全三维设计；
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第八章 装配型架的设计
§8.3 装配型架的构造---型架结构分解、分解设计过程
1、骨架
整体底座式（多支点可调支撑）
降低了对地基的要求，浮动结构可搬移，底座采用铝与工件热膨胀基本一致，缺 点是费料。
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第八章 装配型架的设计
§8.3 装配型架的构造---型架结构分解、分解设计过程
1、骨架
目前采用简化计算和计算机软件数值计算相结合的方法
工装申请单
•
型架设计技术条件
制造依据和安装方法
序 号
零件名称
1 型架内需要完成的主要工作，装配零件及装配件的定位基准 2
装配对象在型架中的放置状态、型架骨架结构形式等原则性意见 出架方式和方向，出架用设备。 辅助设备要求பைடு நூலகம்
验收 结论 验收 人员
•
型架元件及结构的标准化资料（规范与标准、手册及相关资料）
内型卡板 包络板
型架平板
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第八章 装配型架的设计
§8.3 装配型架的构造---型架结构分解、分解设计过程
2、型架定位件和夹紧件 二、外形定位件及夹紧件 卡板：本体结构，端头，吊挂和平衡配 重，内卡板、外卡板 卡板的工作方式 以骨架定位：
卡板可定位骨架外形、采用橡皮筋夹紧工件。
一、 型材零件的定位夹紧件
腹板面、端面和定位孔
插槽式结构、定位腹板面和端面
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第八章 装配型架的设计
§8.3 装配型架的构造---型架结构分解、分解设计过程
2、型架定位件和夹紧件 二、外形定位件及夹紧件 卡板：本体结构，端头，吊挂和平衡配 重，内卡板、外卡板 外卡板 内卡板 半卡板 活动卡板
卡板
分类
一、组合式型架骨架的刚度验算 • 纵梁假设为双简支梁，当考虑纵梁受扭时，简化为双固支梁
•
标准立柱的截面计算
受力形式、立柱截面大小、力的大小
二、构架刚度计算
三、有限元法计算型架的刚度
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第八章 装配型架的设计
§8.3 装配型架的构造---型架结构分解、分解设计过程
2、型架定位件和夹紧件 定位件和夹紧件：保证所定位的工件处于正确、可靠的位置，并把它们夹 紧在这个位置上。
第八章 装配型架的设计
康永刚
主要内容

8.1装配型架的功用及技术要求 8.2装配型架设计的一般问题 8.3装配型架的种类 8.4装配型架的构造
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第八章 装配型架的设计
§8.1 装配型架的功用及技术要求
飞机装配——零件数量多，形状复杂，刚度低，相互关系复杂，准确度要求高 ——需要以外加辅助约束提供支撑，维持准确形状，保证准确的相互 位置，达到装配准确度要求 所以需要装配夹具——型架（具有支撑、定位、夹紧功能）（尺寸大小） ——工艺装备主要类型
组件、部件制造依据达到完整、正确、协调、统一) 工装负责人
量 申请日期 零件图号 数 量 1 1 材料 45＃ 下料尺寸 φ 重量 （Kg） 其他 估计 实用 材料 制造 用时 工时 规格 成本 使用部门 申请人员 新制 1 类别 顺序，产品的装配工艺过程，零件-装配和标准工艺装备之间的制造关系、从属和协调关系，使得零件、 /数 设计人员 审批人员 备份

采用有限元方法分析型架结构受力、温度场作用下的影响
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第八章 装配型架的设计
§8.3 装配型架的构造---型架结构分解、分解设计过程
骨架、定位件、夹紧件、辅助装置等
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第八章 装配型架的设计
§8.3 装配型架的构造
骨架：型架的 基体， 用以固定和支撑定位件、夹紧件等其他元件，保持各 元件空间位置的准确性和稳定性。骨架要有足够的刚度。 • • • • 框架式——工件尺寸不大 (图8-13、图8-14） 组合式——大型工件，底座、立柱、支臂、梁组成 规格化、标准化程度高。但元件尺寸大 分散式——取消整体骨架，要求地基稳固，适合于大尺寸 （图8-21） 整体底座式（多支点可调支撑）：降低对地基的要求 （图8-22）
型架分为：装配型架、对合型架、精加工型架、检验型架。
装配型架：铆接、胶接、焊接装配型架（按装配对象分）。
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第八章 装配型架的设计
§8.1 装配型架的功用及技术要求
型架结构组成：
骨架——型架的基础，固定和支撑其它元件，保证各元件空间位置准确，应有 足够的刚度 定位件——主要功能元件，保证工件准确位置，定位准确可靠，相互协调，使 用方便
原始资料—内容和步骤—基准的选择—装配对象的放置状态—选择工件的定位--出架方式—温度—型架基础
一、原始资料；
• • • 型架设计任务单：型架功用、数量、与其它型架的关系。（工装申请单） 装配件的结构图纸与技术条件：熟悉产品结构特点和装配精度、协调互换。（ 数模） 工作令：X101117-1 QR MBD 07514-1 XDQZ 产品装配方案或指令性工艺规程和工艺装配协调图表 (零件、装配件的供应状态和先后 工装 修改 工装名称 工装图号
大型框类、圆形结构（机身隔框、机头罩）：转动式夹具；大型板件：立放
机身零件：与飞机飞行状态一致 翼面类零件：垂直放置
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第八章 装配型架的设计
§8.2 装配型架设计的一般问题
五、选择工件定位基准（装配对象在型架内位置的零件或装配件的表面）、 定位件形式及其布置
六定位原则
z
Fz——Uz, Mx, My
2
对型架要求：足够的刚度，高准确度，可靠的定位和夹紧，提供需要的辅助
1
2 3
定位件位置准确度高
提高装配工作效率，空间开敞 结构简单，标准化
使用性、协调性、稳定性、安全性、先进性、经济性
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第八章 装配型架的设计
§8.1 装配型架的功用及技术要求
对型架要求：
1 定位件位置准确度高 • • • • 定位件误差:正确选择定位件结构和配合精度 定位件在骨架上的安装误差：正确安装方法 骨架在工作载荷下的扰度：足够刚度而不笨重 使用中造成型架准确度不稳定因素：振动、冲击、焊接热应 力、变形、地基下沉（规范标准中规定地基要求和定检时间） （温度，大飞机机翼为例）
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第八章 装配型架的设计
§8.2 装配型架设计的一般问题 型架结构的简化及元件的标准化
一、型架结构的简化
1. 正确选择工艺划分和装配顺序：简化型架构造（中央翼盒和外翼对接面精加工、
大十字架装配） 2. 用工艺孔定位代替外形定位：型架结构开敞，简化部件总装型架
3. 用内型板代替外形卡板,内型板是指固定在型架上的定位件、假框、假肋。
一、 型材零件的定位夹紧件 （图8-31）
适用于带弯边的隔框、翼肋、梁、长桁的钣金零件 二、外形定位件及夹紧件
确定飞机气动力外形的定位件。 分为：卡板、内型板和包络式定位板
三、接头定位器、型架平板及工艺接头定位器
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第八章 装配型架的设计
§8.3 装配型架的构造---型架结构分解、分解设计过程
2、型架定位件和夹紧件
选择同一设计基准轴线，避免复杂计算和误差累积，便于测量检验
如：中翼-外翼-副翼-襟翼装配型架，机身壁板-加强框-总装配（弦平面、前梁轴线、前缘线、 后梁轴线，飞机轴线、对称轴线）
2. 型架设计基准：力求简化尺寸计算，以便制造、检验（大梁的装配）；
与安装方法相适应。
四、装配对象在型架中的放置状态
有利的工作姿态下进行工作
总计
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第八章 装配型架的设计
§8.2 装配型架设计的一般问题
二、型架设计的内容和步骤；
• • • 拟定型架设计方案 绘制工作总图 绘制零件图
•
基于MBD数模—实例检索—修改---新型架（计算机辅助设计、实例库）
拟定型架设计方案相关内容：
型架设计基准 装配对象在型架中的放置状态
工件定位基准，形位、尺寸公差
工件出架方式 型架安装方式 型架结构形式
骨架刚度验算
型架支承与地基估算 温度对型架准确度的影响
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第八章 装配型架的设计
§8.2 装配型架设计的一般问题
三、型架设计基准选择（确定型架上各个零件和装配件的相对位置，确定工作 尺寸和检验工件尺寸方便） 1. 相邻部件的装配型架：以飞机部件的设计基准作为成套装配型架和标工的设计基准，
L L0 (t2 t1 )(2 1 ) L0 t
铝和钢件10m，温度变化10℃下长度差1.2mm，大飞机及A380翼展超过50m。
二、地坪热膨胀系数（≈0）及其对型架准确度的影响
不与地坪相固定的整体式骨架α钢；
与地坪相固定的型架：α地
组合式型架较复杂α型 ≠α地
夹紧件——固定工件的加力元件，装夹迅速可靠，方便，不损伤工件
（定位夹紧件） 辅助设备——托架、工作梯、起重吊挂等
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第八章 装配型架的设计
§8.1 装配型架的功用及技术要求
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第八章 装配型架的设计
§8.1 装配型架的功用及技术要求
型架功用：
1 保证产品准确度和互换性——保证工件定位准确、保持其正确形状和一 定的工艺刚度（一定过定位），限制连接变形，满足装配后产品准确度 和互换、协调要求。 改善劳动条件，提高装配工作效率，降低成本
工件出架安全、节省厂房，简化搬运。 • 从型架上方出架， 考虑吊车
•
•
纵向出架
侧向出架和驾车式型架 （重工件）
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第八章 装配型架的设计
§8.2 装配型架设计的一般问题 温度变化对型架准确度的影响
一、不同材料在不同温度下形成的尺寸误差
由于飞机结构材料与型架热膨胀系数不同而产生的：尺寸的热膨胀协调误差。