1.飛機壁板裝配工裝

飛機壁板主要分為典型壁板結構，復材壁板，整體壁板結構等，本文主要研究的對象為典型壁板結構。如圖1.1所示：

圖1.1 典型飛機壁板零件機構

飛機壁板組件的加工制造與裝配工裝設計及裝配工藝是影響壁板裝配質量的決定性因素。機身典型壁板的加工工藝主要有：蒙皮，長桁，隔框，角片。

（1）蒙皮零件是構成飛機機身的氣動外形，可以承受垂直與其表面的空氣載荷與拉伸壓縮與剪切空氣載荷，并將壓力傳遞給機身骨架，所以骨架外形常常根據蒙皮外形制作，傳統的蒙皮材料主要為鋁合金。長桁是機身的縱向受力構件，主要用來加強壁板的強度，并且將來自于蒙皮的載荷傳遞給隔框。隔框一般以鈑金件為主，其截面通常為“Z”形，通過角片連接到蒙皮與長桁上。角片主要用以連接。

（2）飛機的設計工藝分離面是指設計人員為了滿足設計需求與今后使用方便的條件下將較大的部件進行劃分段件的工藝過程。從裝配的合理化考慮，其劃分的主要原則有：

a、盡量滿足平行裝配以提高效率。

b、盡量減少復雜部件的裝配，以減少工裝次數。

c、盡量使裝配工作更加開敞，以提高裝配質量。

d、盡量滿足飛機裝配的數字化，柔性化，自動化。

（3）飛機壁板裝配的定位方法。

a、按裝配工裝定位，在飛機裝配中應用最廣泛的定位方法，準確度高。

b、按照基準工件定位，一般作為輔助定位，數控機床加工。

c、畫線定位法，最傳統的定位方法，主要取決與工人的畫線水平。

d、按工件的裝配孔定位，即在已有裝配關系的工件上加工出協調孔以定位，應用方便迅速，簡化夾具，但累積誤差較大。

2.壁板柔性工裝設計

隨著社會的發展，工裝技術正在向數字化、模塊化、柔性化的方向發展，本文主要介紹柔性工裝。

飛機壁板的柔性工裝結構主要分為骨架、定位單元、夾緊單元、鎖緊單元四大部分。飛機壁板的柔性工裝采用的是框架式結構，框架橫梁上設有導軌，導軌上安裝了可移動滑塊，可調形卡板裝在滑塊上，壁板卡板在框架里邊沿導軌滑動。

（1）卡板結構設計，卡板零件在飛機裝配工裝上是保證壁板在飛機上定位的關鍵工裝，工作面的形狀要與壁板的外形高度一致，是不能獨立設計的，組成元件有壓緊器、孔的鉆膜、真空吸盤。

（2）工裝可重構，在裝配工裝上需要設計可重構工作單元，壁板工裝采用框架和框架上的滑塊、導軌，移動支架連接在滑塊上可以沿軌道滑動、伺服電機、壁板卡板、在移動支架上，伺服電機通過齒輪帶動卡板移動，在通過結合激光、數字化技術、測量技術實現卡板定位支點精確重構調形。

（3）在工裝零件的設計上，工裝內部需要大量的滾珠絲杠，來滿足裝配過程中的移動，所以它的使用壽命和載荷變得非常重要，絲杠預期額定動載荷計算公式如下：

式中：C——預期額定動載荷；

n——轉速；

L——預期工作時間；

F——最大載荷；

f——負荷系數；

fa——精度系數；

fc——可靠系數。

3.柔性工裝有限元分析

ANSYS是一款有限元分析軟件，通過對元件結構的靜應力分析，提出工裝設計結構的優化方案。ANSYS的工裝型架應力分析如圖3.1.

圖3.1 型架結構簡化模型

（1）建立模型，主要包括橫梁、立柱、斜支撐、卡板及定位條等。材料主要是鋼，尺寸為3000mmx4000mm，彈性模量為2.1x1011Pa，泊松比0.3，密度7.8x103kg/m33，單元類型選擇梁單元，截面選管型，四根梁尺寸為50mmx160mmx8mm，四根斜支撐為120mmx120mmx8mm，其余型材為160mmx160mmx8mm，卡板，定位條等小件影響忽略不計。本模型中有限元劃分單元1367，節點數2724，如圖3.2所示：

圖3.2 有限元分析模型

（2）在壁板組件裝配時，已知卡板和零件的質量，零件上有鉚釘，工件上還有定位條，如果都做計算的話就太過于繁瑣，所以引入載荷系數。通過適當選取載荷系數，模擬極端情況下框架的受力。

結論

飛機壁板零件是飛機機身機構中重要且基本的零件，它的特點是剛度差、在裝配的時候容易形變、同時結構尺寸大、制造的精度要求高，所以在裝配中會產生誤差，從而影響飛機的質量和性能，所以在壁板裝配方法中傳統的裝配方法基礎上，結合數字化、柔性化裝配，同時在飛機壁板零件的設計階段，采用ANSYS軟件進行分析，可以提高裝配精度和裝配效率，滿足飛機的性能要求。

參考文獻

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