某试用机襟翼装配型架的设计总体结构Word下载.docx
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飞机结构的一般要求:
1）空气动力要求:
外形准确度、表面质量;
2）质量和强度、刚度;
3）抗疲劳破坏能力;
4）可靠性和生存性;
5）使用维护要求。
2.2机翼
机翼是飞机最重要的部件之一,起主要功用是产生升力,同时机翼内部可以用来装置油箱和设备等,在机翼上还安装有改善起降性能的增升装置和用于飞机侧向操纵的副翼,很多飞机的起落架和动力系统也固定在飞机机翼上。
机翼的分类:
梁式机翼;
单块式机翼;
整体壁板式机翼。
2.2.1梁式机翼（薄蒙皮骨架式机翼）
梁式机翼的组成:
纵向骨架横向骨架蒙皮接头.
纵向骨架:
指沿翼展方向的构件,包括翼梁、纵樯、桁条
横向骨架:
指沿翼弦方向安置的构件,主要包括翼肋
蒙皮:
通常用硬铝板材制成,用铆钉或粘结剂固定于纵横向骨架上,形成光滑的表面。
2.2.2单块式机翼
随着飞行速度的提高,机翼的局部空气作用力增大,需要增加蒙皮的厚度和桁条的数量,这样,蒙皮和桁条共同组成的壁板就能抵抗大部分变形,此时翼梁已经不是重要的抗弯构件,这种机翼称单块式机翼。
2.2.3整体壁板式机翼
单块式机翼的壁板式铆接,其零件数量较多,而且表面质量较差,高速飞行时阻力较大。
因此又发展了由若干整体壁板组成而成的整体壁板式机翼。
整体壁板式机翼试将蒙皮与横向骨架,纵向骨架合并形上下两块整体壁板,然后用铆接或其他方式连接起来,形成一块完整的机翼本次毕业设计的襟翼装配型架所装配的襟翼采用的是梁式机翼类,在这里着重介绍襟翼。
襟翼特指现代机翼边缘部分的一种翼面形可动装置,襟翼可装在机翼后缘或前缘,可向下偏转和向后（前）滑动,其基本效用是在飞行中增加升力,襟翼的分类可分为后缘襟翼、前缘襟翼、开缝襟翼。
前缘襟翼是把后缘襟翼的位置移到机翼的前缘,就变成了前缘襟翼。
前缘襟翼与后缘襟翼配合使用可进一步提高增升效果。
开缝襟翼是一条或几条附着在机翼后缘的可动翼片,平时与机翼合为一体,飞机起飞或着着陆时放下。
襟翼片能够增加襟翼的面积,改变机翼弯度,同时还会形成一条或是几条缝隙。
增加面积可以提高升力,并能减少失速现象的发生。
开缝襟翼是襟翼中十分重要的一种,它可以装在飞机前缘上。
本次毕业设计的襟翼装配型架所装配的襟翼属于后缘襟翼,且与机翼后段相连,是通过转动该襟翼角度来增加整个机翼的弯度,从而起到增升效果。
通常飞机后缘襟翼是通过襟翼向后滑动（通过滑轨）改变弯度和面积而起到增升效果。
但该襟翼增升效果仅仅通过角度来完成,其通过三个转动接头来实现改变襟翼角度来增加机翼的弯度,起到增升效果。
该三个襟翼转动接头在本次设计的型架中应加以考虑,并考虑襟翼转动接头与机翼后段转动接头的协调关系。
图.3飞机襟翼实景图
图.4飞机机翼结构图
2.3机身
机身是飞机的一个重要部件,主要用于装载、传力,以及把全机各部件连接为一个整体。
它的主要功用为:
①安置空勤人员、乘客,装载燃油、武器、设备和货物等;
②把机翼、尾翼、起落架和发动机连接在一起,形成一架完整的飞机。
这些部件通过固定在机身上的接头,把作用在各部件上的载荷都传到机身上,和机身上的其他载荷一起达到全机受力平衡。
因此,可以说机身是整架飞机的受力基础。
从空气动力学角度看,机身并不是必要的。
如果机翼很大,能将所有设备和成员都装入其内,则可取消机身,这样的飞机称为飞翼。
但目前大多数飞机机身依然是机体的主要组成部分。
尾翼
飞机尾翼的主要功用是保证飞机的纵向和方向的平衡,并使飞机在纵向和方向两方面具有必要的稳定和操作作用。
尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。
水平尾翼包括固定的水平安定面和活动的方向舵组成;
而垂直尾翼由固定的垂直安定面和和活动的方向舵组成。
现代跨声速和超声速飞机的水平尾翼一般都采用全动式的,也就是不存在固定的水平安定面,整个水平尾翼都可以活动。
有个别飞机垂直尾翼也是全动的,其目的是为了提高飞机在高速飞行时的操纵效能。
本次毕业设计课题是“某试用机襟翼装配型架的设计”,用该型架装配的襟翼部件是梁式机翼类,襟翼是可转动式的,是安装在机翼的后段,与机翼的后段相连接。
是通过襟翼1、5、9肋的转动接头与机翼后段转动接头相连,对接方式采用叉耳式接头,襟翼接头为耳片结构形式,机翼后段接头为叉子结构形式。
2.5飞机制造工艺
2.5.1飞机制造的基本方法和特点
在飞机制造中为了将那些形状复杂、尺寸大、刚性小、易变形的零件装配形状和尺寸符合设计准确度要求的产品,不但需要采用体现产品形状、尺寸的专用装配型架对产品进行装配,而且不能在同一地、同一装配型架上完成整机的装配工作,需要将其进一步划分为更小的制造单元进行单独制造（即:
工艺分离面）。
在装配过程中,首先是在初装车间把单个的零件在各种初装型架上,通过铆接、胶接、焊接的方法装配成板件、组件、段件、部件等（这时工艺分离面消失）,然后再全部运送到总装车间在总装型架上,通过各部件上的接头装配成整机,同时安装发动机及燃油、液压、传动、航电系统等辅助设备,从而制造出飞机成品。
2.5.2飞机制造工艺装备
飞机工艺装备的功用:
飞机工艺装备是飞机制造中必备的一种设备或工具,用来保证飞机产品的质量、提高劳动生产率、减轻劳动强度、降低产品成本,从而提高产品的竞争力。
飞机工艺装备的分类:
在飞机生产过程中要用很多各种各样的工艺装备,以及一定数量的标准工艺装备。
飞机工艺装备分为两大类:
生产工艺装备,这类工艺装备直接用于零件的成型和飞机的装备过程中。
例如,模具用于成型零件,型架用于装配零件,标准工艺装备,这类作为生产工艺装备的制造检查和协调的依据。
生产工艺装备:
按其在生产中的用途可以分为:
毛坯工艺装备、零件工艺装备、装配工艺装备、检验工艺装备、精加工型架、辅助工艺装备。
装配工艺装备:
由于飞机结构不同于一般机械,在它的装配过程中,不能单靠零件自身形状和尺寸的加工准确性来装配出合格的部件,而须采用一些特殊的装配工艺装备。
它们是一些专用生产设备,在完成飞机产品从零组件到部件的装配以及总装配过程中,用以控制其形状几何参数,且具有定位功能。
装配型架就是其中主要的一类。
本次毕业设计课题“某试用机襟翼装配型架的设计”所设计的型架属于装配工艺装备,也属于典型的铆接装配型架。
2.6飞机装配
2.6.1设计分离面与工艺分离面
飞机的基体由几十万甚至上百万个零件组成。
根据使用功能、维护修理、方便运输等方面的需要,设计人员对整架飞机在结构上要划分为许多部件。
飞机的机身、机翼、垂直尾翼、水平尾翼、襟翼、副翼、升降舵、方向舵、发动机舱、各种舱门、口盖等,它们之间的连接一般都是采用可拆卸的连接。
这些部件之间所形成的可拆卸的分离面,称为设计分离面。
设计分离面是为结构和使用需要而划分的,故也叫使用分离面。
设计分离面划分的部件或组合件,具有外场更换、拆卸检查和维护的要求,因此要求具有较高的互换性。
如在更换时须对产品作补偿加工,也应考虑这些补充加工工作能在外场条件下进行,并保证产品的质量和安全。
在装配生产过程中,为了生产需要,还将飞机结构进一步划分,即将部件划分为段件,段件再进一步划分为组合件和板件。
机翼的前后段、翼肋、翼梁、壁板、翼尖等,这些板件、段件或组件之间一般采用不可拆卸的连接。
这种分离面是为满足工艺过程的要求而划分的,故称为工艺分离面。
工艺分离面划分的各装配单元首先应具备生产互换性。
当前飞机生产已进入国际分工协作的时代,同一型号的产品由多个国家几十家工厂共同生产。
因此,分工范围就不是按设计分离面而简单划分,而是按零件、组合件、部件划分。
合理划分工艺分离面以后,可以明显改善飞机制造工艺性,主要体现在两方面:
1）增加了平行装配工作面,为提高装配工作的机械化和自动化程度创造了条件。
目前国内外已大量使用各种型式的自动铆接机,而现有铆接机一般只适用于板件结构,故部件板件化的程度已成为评定结构工艺性的重要指标之一。
自动铆接机自动化程度很高,可自动进行钻孔、锪窝、送铆钉、铆接以及铣平埋头铆钉钉头等。
铆接机上的自动调平专用托架在计算机控制下可以自动调平,自动确定钉孔位置,还可以进一步自动调整工艺参数,大大提高了装配工作的机械化和自动化程度。
2）改善了装配工作的开敞性,因而提高了装配质量,缩短了装配周期。
以铆接结构为例,当结构划分为板件后,由于开敞性好,连接工作可以采用机械化设备,用压铆代替锤铆,不仅改善了劳动条件,提高了产品质量,还缩短了装配周期。
在现代飞机结构中,有些部件的板件化程度高达90%,在自动化生产的条件下,劳动生产率提高了1.35~3.3倍,装配周期缩短为原来的2/3~3/4,连接工作的机械化系数提高到80%。
在设计上考虑了的工艺分里面,在生产中是否利用,即是否按此分离面将工件分散装配,还要取决于综合的技术经济分析结果。
例如,若机翼前后梁处按设计有工艺分里面,则对于机翼装配可以有两种工艺方案,当产量大时,可将机翼前后两段分别在两个型架上装配,然后此两段在机翼总装型架上与机翼中段的板件及翼肋等装配成机翼;
而当试制或产量小时,为了减少型架的品种和数量,机翼前、中、后各段的装配就都在机翼总装型架上完成。
设计分离面的划分,不仅要满足结构上、使用上和生产上的要求,还要满足强度、质量和气动方面的要求。
因此,飞机结构划分工作在飞机设计过程中,是一项极为重要的设计任务,需要综合考虑各种因素,分析矛盾的各个方面,以求得合理地结构划分方案。
在本次的型架设计中,襟翼的连接采用的是可拆卸的连接,根据襟翼的使用功能,因此它的分离面是设计分离面,在该试用机的装配方案中将襟翼划分出一个装配单元,也即是工艺分离面,因此襟翼装配型架成为本设计的课题。
2.6.2飞机装配准确度飞机装配准确度是指装配后飞机机体及部件的几何形状、尺寸等实际数值与设计时所规定的理论数值间的误差。
对于不同类型的飞机盒飞机上不同的部位,装配准确度的要求是不是一样的。
飞机的装配准确度一般包括3个方面:
（1）飞机空气动力外形的准确度
飞机外形的准确度直接影响到飞机的空气动力性能。
因为飞机结构是薄壁结构,大多数零件尺寸大,刚度小,因此飞机外形的准确度在很大程度上取决于飞机装配的准确度。
一般来说,飞机翼面类部件比机身部件的外形准确度要求高;
各部件最大剖面以前的部分要比最大剖面以后部分的外形准确度要求高。
飞机外形表面上的铆钉头、螺钉头及蒙皮阶差等局部凸凹不平度,即飞机外形表面平滑度也会影响飞机的气动性能。
（2）部件之间相对位置的准确度
飞机各种操纵机构的安装准确度将直接影响飞机的各种操纵性能。
飞机装配后,应该保证运动机构和结构部分之间有必要的间隙。
机身各段间相对位置准确度的要求主要是要保证同轴度。
机身同轴度要求并不高,一般在几毫米以内,但必须保证各段对接处的阶差不超过表面平滑度的要求。
飞机部件与部件连接时,在保证相对位置准确度的同时,还必须保证设计分离面的对接准确度要求。
机身与机翼、机身与机身之间的对接,一般采用叉耳式接头或围框式（凸缘式）接头两种形式。
叉耳式接头的螺栓孔与螺栓之间一般采用无无公称间隙的高精度配合;
对于叉耳配合面,则只能对主要的叉耳接头采用上述高精度配合,其他接头则采用有公称间隙的配合或加补偿垫片。
（3）部件内部各零件盒组合件的准确度
这方面的准确度要求指大梁轴线、翼肋轴线、隔框轴线,以及长桁轴线等的实际位置相对于理论轴线位置的偏差。
一般规定,梁轴线允许的位置偏差和不平度偏差为±
0.5~±
1.0mm,翼肋和隔框轴线的位置允差为±
1~±
2;
长桁轴线的位置允差为±
2mm。
飞机装配准确度不同于一般机械产品,机械产品由于零件刚度大,连接变形小,故其装配准确度主要取决于零件制造准确度,其装配误差主要由零件制造误差积累而成。
而飞机零件一般为钣金零件或薄壁零件,所以飞机装配是由大量刚度较小的零件在空间组合、连接而成,故飞机装配准确度很大程度上取决于装配型架（夹具）的准确度。
此外在飞机装配中还有定位和连接产生的应力和变形（如铆接应力和变形、焊接应力和变形）,以及装配件从装配型架上取下后产生的变形等。
因此在飞机制造中要采取一定的方法和措施,保证飞机装配的准确度要求。
本课题“某试用机襟翼装配型架的设计”所装配的“襟翼”的主要构件包括:
纵向方向布置了襟翼梁、3根长桁;
横向方向有1~9根翼肋、第1、5、9翼肋处各装有襟翼的3个转动接头,外形件有上、下多块蒙皮以及前缘蒙皮。
襟翼部件外形准确度要求高,尤其是襟翼前缘蒙皮空气动力外形准确度有较高的要求,还有襟翼三个转动接头的位置准确度的要求,在型架的设计中,需考虑控制以上各主要零部件准确度的装置。
如各种形式的外形定位件、接头定位件,在型架设计中因考虑设置如下定位装置:
1）襟翼的上下蒙皮外形定位件可采用某种形式的卡板（如内卡板、外卡板、半卡板、全卡板）;
2）前缘蒙皮的外形定位件可采用某种形式的外形定位件（带有前缘外形,本次设计中最后设计成可移动的外形定位件）;
3襟翼三个转动接头采用某种形式的接头定位器（本次设计中采用了耳片形式定位件）;
4）还有直接影响到外形准确度的襟翼梁也需设置定位件。
装配型架及其零件设计
3.1装配型架的功能及技术要求
飞机装配过程中采用了许多适合飞机结构和生产特点的工艺装配?
?
型架。
型架的种类很多,按其用途或工作性质划分有:
装配型架、对合型架、精加工型架、检验型架等。
其中大量的铆接型架。
装配型架又可按其装配对象（工件）连接方法划分为铆接装配型架、胶结装配型架、焊接装配型架等。
按目前的技术状况,其中数量最多的是铆接装配型架,因而,这里主要讨论装配型架,装配型架按工序又可以划分为组合件装配型架（夹具）、板件装配型架、部件总装型架等。
装配型架称装配夹具,一般把尺寸较大的称为装配型架,而把尺寸较小的称为装配夹具。
二者并无严格明确的界限。
本次主要设计的某试用机襟翼襟翼属于装配型架。
3.2装配型架
3.2.1装配型架的组成
装配型架的组成:
1）骨架;
2）定位件;
3）加紧件;
4）辅助设备。
1）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,保证各元件的空间位置的准确度及其稳定性。
要求:
具有足够的刚度。
2定位件:
型架的主要工作元件,用以保证元件在装配过程中具有准确的位置。
定位准确可靠,相互协调和使用方便。
3）夹紧件:
是使工件牢靠的固定在定位件上的加力元件。
装夹迅速可靠（装配中不松脱）、使用方便,不损坏工件表面。
4）辅助设备:
是为了适应工人在型架操作需要和改善工作条件而配置的一些附属设备。
如工作踏板、工作梯、托架、工作台、起重吊挂、地面运输车及照明、压缩空气管路等。
工作方便、安全。
本次设计的型架其组成为:
框架式,由上下两梁和两根立柱组成
2）定位件:
襟翼上下蒙皮及前缘蒙皮外形定位器、襟翼三个转动接头定位器、襟翼梁定位器;
襟翼梁定位件及各种形式蒙皮外形定位件均带有夹紧装置;
所有卡板打开时吊钩装置。
3.2.2装配型架的功用
1.保证产品的准确度和互换性;
如本设计中的外形卡板及接头定位器可保证襟翼的外形、襟翼与机翼后段的安装准确度和互换。
2.装配型架的成套性和协调性;
本设计中的襟翼型架与机翼后段装配型架的成套性与协调性采用了标准量规协调方式来保证。
3.改善劳动条件,提高装配工作生产率、降低成本。
3.2.3对装配型架的一般要求
1）.装配型架的定位件必须有较高的位置准确度（对型架的根本要求）。
影响型架定位准确度的因素有以下几项:
一、定位件的理论误差;
二、定位件在骨架上的安装误差;
三、骨架在工作载荷作用下产生的绕度;
四、在使用过程中,造成型架准确度不稳定的其他因素。
2）.提高装配工作效率
型架结构应为使用提供方便,有利于装配工作的进行。
主要考虑的问题是:
一、工件在装配型架上的位置应使工人在最有力的姿态下进行操作本设计的型架总高度大约2米,使工人大多数情况下在最有力的姿态下操作。
二、在保证产品质量的前提下,使型架结构尽可能开敞,以便接近工件,安放零件和装配件下架根据襟翼的结构,共有1-9根肋,各肋的间距一般大约500mm左右,不会影响工人接近工件操作,因此为保证襟翼的外形准确度,在1-9肋各处均设有外形卡板。
9根卡板均设计为可向上打开以安放零件和装配件下架。
3）.装配型架构造要简单,元件应标准化
型架构造的简化和元件的标准化,对于减少型架的制造及安装工作量,缩短生产准备期和降低成本有着根本的作用。
型架构造还是要便于定期检查,如型架骨架上应装有标准样件和量规,定位用的标高或光学仪器等。
3.2.4装配型架的设计原则
一）使用性
满足装配工艺要求;
定位合理,压紧可靠;
工作开敞,操作条件好;
定位件及压紧件的操作简单,活动构件应便于开启和工作位置的恢复;
产品的上架和出架方式合理。
二）协调性
定位系统的设计,应保证工艺装配之间的协调性,并合理确定制造协调方法;
要从结构设计上考虑到在工艺装配的制造上能更好的满足工艺装配之间的协调性;
对于加入尺寸控制环节的定位件,必须确定合理的定位或转换基准,以减少其安装误差。
三）稳定性
刚度合理,重要构建应消除应力;
活动定位件的使用位置较稳定;
根据产品的尺寸大小和精度要求情况,在工装结构设计上应有消除或减少温度因素,对协调影响的相应措施;
工艺装配的尺寸在地坪上的安放,应优先采用“多点可调”支撑,以消除地基下沉对型架准确度的影响或便于恢复型架的总体精度。
四）经济性
在满足使用要求的前提下,工艺装配的结构造价较低;
在工艺装配结构上应适当考虑到产品改型对其提出的改造可行性;
工艺装配的选择及其结构设计,必须处理好新机研制,试制和转批量生产三者的关系;
便于工装的故障检修;
类似产品（如框、肋等）的工艺装配结构,必须尽量同一化（指结构相似和元件相似或相同）,以利于工艺装配的制造;
选择合理的制造公差,并具有良好的制造工艺性;
尽量采用标准件,优先采用储备的标准件。
五）安全性
在产品的定位和压紧过程中,应有必要的保护措施,以防止划伤产品;
型架同产品之间必须有足够空间和必要的保护措施,以保证产品在出架时不至因摆动而被碰伤;
大型活动构件应有配重或省力装置,操作者的活动区域内,工艺装配零件不得有锐角和锐边,以利于安全;
较重的可卸构件应设置起吊装置和存放支承;
承力较大的构件,必须经过强度校核。
六）先进性
注意采用先进结构和先进工艺方法,以提高工艺装配的使用和降低工艺装配的制造费用。
3.3装配型架设计的一般问题
3.3.1型架设计的原始资料在飞机部件的设计阶段,特别是在其工艺性审查过程中,结合对部件装配方案的考虑,对各装配型架的基本方案就有初步的设想。
在新机的试制过程中,在拟定部件指令性工艺规程时,基本上确定了所用装配型架的品种、数量及其基本方案。
一般来说,在型架设计人员着手设计时,设计要求及技术条件已经基本上确定,以文件形式以于说明了。
型架设计任务单;
本课题所设计的“襟翼装配型架”的依据来源于“襟翼装配型架”设计任务单。
装配件的结构图纸与技术条件;
产品装配方案或指令件工艺规程和工艺装配协调图标;
型架设计技术条件,其内容包括:
在型架内需要完成的工作,进入装配的零件及装配件的定位基准,特别是部件外形和主要接头定位件的形式,定位尺寸（如果是工序尺寸,应注明加工余量）
型架的制造依据和安装方法
对型架构造的原则性意见。
如装配对象在型架内的放置状态、型架骨架的结构形式,最好画出草图
在型架内完成装配后,工件的出架方式和方向,出架用的设备
对辅助设备的要求,如对冷气管路、照明的布置及其他特殊要求
型架元件及结构的标准化资料。
3.3.2型架设计的内容和步骤
型架设计与其他机械设计一样,必须首先正确地选择设计基准,根据它确定型架上各个零件和装配件的相对位置,如果基准选择不当,在设计时确定工作尺寸和检验这些尺寸时都将遇到困难,会降低型架准确度和延长安装周期。
一般情况下,应以飞机部件的设计基准作为成套的装配型架和成套的标准工艺装配的设计基准,这样可以避免基准转换时繁杂的计算,也可以消除制造时由于基准转换引起的误差积累。
型架设计的内容:
型架设计基准的选择;
装配对象在型架中的放置位置;
选择工作的定位基准,确定主要定位的形式及其布置、尺寸公差的选择;
工件的出架方式;
型架的安装方法;
型架结构形式的确定;
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。
型架设计的步骤:
拟定草图或型架设计方案;
绘制工作总图;
绘制零件图。
3.3.3型架设计基准和工艺基准的选择
一、设计基准
型架设计基准的功能:
确定型架上的各个零件和装配件的相对位置。
型架设计基准的选择原则:
一般以飞机部件的设计基准作为型架的设计基准;
相邻部件的装配型架的设计基准要统一;
装配型架和标准工艺装配的设计基准要统一;
应力要求简化尺寸的计算,以便制造
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