某型机垂直尾翼前缘组合型架的设计_毕业设计(编辑修改稿)

某型机垂直尾翼前缘组合型架的设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

尾翼前缘组合型架的设计 16 设计草图或拟定型架设计方案应确定以下内容： （ 1）型架的设计 基准； （ 2）装配对象在型架中的放置位置； （ 3）工件的定位基准。 主要定位件的形式和布置方式，尺寸公差； （ 4）工件的出架方式； （ 5）型架的安装方法； （ 6）型架的结构形式； （ 7）骨架刚度的验算，型架支撑与地基的估算； （ 8）温度对型架准确度的影响。 本设计的垂直尾翼前缘组合型架的原始资料是：某机型相关图纸及技术资料 设计技术要求： （ 1） 型架为转动梁式结构，转轴距地面 900mm； （ 2） 17 肋处设置前端肋内定位板，定位板带有各肋理论外形和两个定位孔及压紧装置； （ 3） 17 肋的定位板上开出长桁缺口，并刻上长桁轴 线； （ 4） 各肋处 设置 压紧蒙皮用的橡皮绳。 垂直尾翼前缘组合型架设计基准的选择 型架设计与其 他机械设计一样，必须首先确定设计基准，根据它来确定型架上各个零件和装配间的相对位置。 如果基准选择不当，则在设计过程中确定设计尺寸和检验这些尺寸时，将会遇到困难，且会降低型架标准和延长装配周期。 一般情况下，应以飞机部件的设计基准作为成套装配型架和成套 标准工艺装备的设计基准。 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时引起的误差积累。 在具体选择时应注意： （ 1） 对相邻部件的装配型架 ,或者同一部件中不同组合件的装配型架，都应当选择同一设计基准轴线。 （ 2） 选择型架设计基准时，还应力求简化尺寸的计算，以便制造及检验。 （ 3） 型架设计基准的选择要与安装方法相适应。 例如，用型架装配机安装型架时，要 求有 3 根相互垂直的坐标轴线作为基准：在划线钻孔台安装卡板端头或塑造卡板工作 面时，要求基准线垂直于各框或肋的平面，各安装尺寸都应是 50mm 的倍数。 所以在本次设计中选择了垂直前梁轴线，飞机水平基准线，垂直理论根弦等设某型机垂直尾翼前缘组合型架的设计 17 计 基准线作为型架的设计基准。 如图 8 所示： 图 8 飞机垂直尾翼前缘设计基准 定位基准 飞机 各 部件外形准确度，关系到飞机的飞行性能，因此，在装配过程中，如何提高外形准确度，是飞机装配中比较重要的一个问题。 在装配过程中，使用两种装配基准：以骨架为基准和以蒙皮外形（或内形）为基准的装配。 以骨架为基准进行装配的方法中，误差积累是“由内向外”， 最后积累的误差反映在部件外行上。 部件外形误差由下面几项误差积累而成： （ 1） 骨架零件制造的外形误差； （ 2） 骨架的装配误差； （ 3） 蒙皮的厚度误差； （ 4） 蒙皮和骨架由于贴合不紧而产生的误差： （ 5） 装配后产生的变形。 以蒙 皮外形（或内形）为基准的装配方法中，部件外形的准确度主要取决于装 配型架的制造准确度和装配后的变形，消除了蒙皮厚度误差 (以外彤为量 基准 )，减少了骨架零件制造误差对外形的影响。 部件外形误差由以下几项误差积累而成： （ 1） 装配型架卡板的外形误差； （ 2） 蒙皮和卡板外形之间由于贴合不紧而产生的误差； （ 3）装配后产生的变形。 在装配过程中，首先要确定零件、组合件、段件之间的相对位置，这就是 定位问题。 在这次设计中，装配基准选择了以蒙皮内形为基准的装配方法。 因为垂直尾翼的某型机垂直尾翼前缘组合型架的设计 18 尺寸较小，选择以蒙皮内形为基准装配制造方便，便于 工人师傅操作，降低了成本。 在设计中，设计了 (17)内形板 (图 9)。 以内形板的外形定位翼肋的内形而形成垂尾的外形。 图 9 内形板 在装配工作中 ， 对定位的要求是： （ 1） 保证定位是符合飞机图纸和技术条件中所规定的准确度要求： （ 2） 定位和固定要操作 简单 且可靠； （ 3） 所用的工艺装配简单，制造费用少。 在飞机装配中，常用的定位方法有： （ 1） 用划线定 位。 这种方法使用于结构刚性好、位置的准确度要求不是高的场合。 在无协调要求和定位准确度不高的部位，可采用划线 定位 的方法。 （ 2） 用装配孔 定位。 在装配时用于现在零件上制出的装配孔来定位的方法叫装配孔定位法。 两个零件用装配孔确定其相对位置时，装配孔数量应不少于两个，装配孔的数量取决于零件的尺寸和刚度，尺寸大刚度小的零件，装配孔的数量应适当加多。 装配孔定位的准确度取决于装配孔的协调方法，显然协调环境越多，积累误差越大。 在本设计中，设计了 17 内形板。 在每个内形板上都有一个直径 φ 8（图 10）的小孔，和一个水平方向上一个长度为 8，竖直方向长度 10 的椭圆小孔（图 11）。 这两个小孔是装配翼肋的装配孔。 翼肋在结构上属于平板类零件，使用于装配孔 定位。 这里 设计一 个圆形小孔，设计一个竖直方向上的椭圆孔 ，是 因为我们在零件的生产和零件的装配过程中有误差的积累，而用装配孔定位的方法是适用于装配准确度不是很高的零件装配，但为了装配方便和装配效率，在用装配孔定位方法定位翼肋时，其翼肋某型机垂直尾翼前缘组合型架的设计 19 的外形采用由型架的内形板确定，因此，为了装配翼肋过定位，而将翼肋的两个装配孔的一个设计成椭圆形给予补给。 如果两个孔都设计成圆形孔。 那么在装配时存在装配干涉问题。 图 10 直径为φ 8 的装配孔 图 11 设计成椭圆形的装配孔 （ 3） 用 装配夹具（型架）定位 由于飞机制造中，零件，组合件尺寸大，刚度小，所以飞机装配过程中装配夹具的功能和一般机械产品的装配夹具的功能有本质区别，机械产品的装配夹具主要目的是提高劳动生产率，而飞机装配夹具的功能时保证零件组件在空间相对位置所必不可少的，另外，飞机装配夹具除了起定位作用外，还有校正零件形状和限制装配变形的作用，所以飞机装配夹具的定位件不遵守“六点定位原则”，往往采用多定位面的“超六点定位”，即“超定位”方法。 在本设计中长桁的定位（图 12）选择了用刻线定位和装配夹具（型架）定位一起使用的方法。 在定位 件内形板上刻有长桁轴线，装配长桁时，按定位器上的刻线定位。 同时在内形板刻有长桁轴线出开缺口，方便长桁的放置，并在外面放上蒙皮进行铆接操作。 图 12 内形板上的长桁轴线 某型机垂直尾翼前缘组合型架的设计 20 在飞机装配中除用装配夹具作为主要定位方法外，对不太复杂的组合件或板件可以用装配孔定位的方法，在对无协调要求及定位准确度不高的部位，可采用划线定位的方法。 垂直尾翼前缘在型架中的 放置 状态 工件在型 架中的放置状态 应使工人在最有利的工作姿态。 下 讲行工作， 即应使工人的大部分操作是在站立姿态下，工作高度在 范围内此外，还应考虑节省车间面积。 垂直尾翼前缘组合型架的工作高度从以上方面的考虑，将转轴设计为距离地面 900mm。 工件在型架 上的放置状态样式很多 ，可根据上述原则，结合工件结构特点和装配工件内容予以确定。 对一般尺寸的梁，隔框，翼肋等平面型组合件，可在非转动式夹具内平放或竖放，但最好采用转动式夹具。 对大尺寸框类或圆形结构件。 如大型机身隔板，机头罩等，可设计成转动式夹具。 对于板件，一般采用立方。 机身类的段 、 部件的放置状态大多与飞机的飞行状态一致。 这样放置可使隔框处于垂直位置，使定位件布置方便，特别是使型架卡板 布局合理，同时，大型飞机机身装配时往往以座舱地板作为 定位 基准。 地板处于水平位置，对装配工作有利。 对于翼面类部件，习惯于垂直放置，即前缘向下。 这样放置适合于采用卡板定位的型架，装配工作可以从两面接近，也便于前缘内部的操作。 翼面类部件的精加工型架多采用平放，因为主要操作是在接头区，水平放置便于机翼在架内定位，加工操作和吊运工作，也便于精加工头的布置。 对于本次设计的垂直尾翼前缘组合型架用于垂直尾翼的前缘的组装，在型架中的放置状态选择平放，并设计转动式，便于在型架中定位，方便铆接操作。 如图 13 所示。 图 13 某飞机垂直尾翼前缘 在型架中的放置状态 某型机垂直尾翼前缘组合型架的设计 21 出架方式 工件在型架内装配完以后的出架方式是型架结构放按中的主要问题之一，对型架结构影响较大。 若出架方式选择的好，则不但可以简化型架结构，出架安全，不致损伤工件，还可以节厂房面积，简化搬动设备。 对于较小的工件，出架较为简单，只要有关的定位夹紧件能收缩足够的尺寸，就能取出工件。 对于大尺寸部件，尤其是大型飞机的大部件，出架方式应该认真考虑。 大尺寸部件一般有三种出架方式：从型架上方吊出，纵向出架，侧向出架。 本次设计的垂直尾翼前缘组合型架用于垂直的安装，选择的是蒙皮内形为基准的装配基准。 垂尾的尺寸相对较小。 所以只要内形板和橡皮筋之间能收缩足够的尺寸，就能取出工件。 垂直尾翼前缘组合型架的构造 装配型架由骨架，定位件，夹紧件和辅助设备等几部分组成。 骨架的结构形式大体分为框架式，组合式，分散式和整体底座式。 （ 1）框架式 这种骨架由槽钢或钢管焊接的框架，多运用隔框 、 翼肋 、 大梁等平面形状的组合件，板件以及小型立体组合件， 段件 (如翼尖， 舱门，小尺寸尾翼 )。 框架的放置方式多位竖放和转动式的，也有平放的。 转动式 框架的型架即便有操作，又可节省车间面积，但只限于尺寸不大的框架。 （ 2） 组合式 组合式骨架一般是由底座，立柱，支臂，梁等标准化元件所组成。 组合式骨架的主要特点是规格化，标准化程度高，它类似于积木式结构，所以对设计和制造都有缩短周期，当机型改变时，元件大多可重复使用。 但是，机型稳定生产多年，这一优越性就不显著。 由于不可能储备大量品种齐全的标准件，所以当一种新机试制时，也只能按型架方案或草图准备闭实际准备稍多些的标准件。 而这种标准化的骨架元件的制造比利用槽钢或型材要花费更多的工时。 此外，这种元件剖面 尺寸大，也较笨重。 单个元件的刚度虽大，但整个型架刚度较差，因为采用间隙配合的机械连接，这就抵消了元件刚度大的特点。 组合式骨架可以采用型架装配机的安装方法。 我国 每 个飞机工厂对这种骨架采用的情况各有不同。 有的厂过去的型架元件储备较多，目前任在使用。 有的厂库存已不多，一般都不重新补充制造。 在新机投产时，都改用槽钢或钢管焊接的型架。 其制造某型机垂直尾翼前缘组合型架的设计 22 周期比铸铁件还短，型架重量也可减轻。 (3)分散式 分散式骨架的特点是型架不设整体骨架 ，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。 这些骨架一般采用槽钢或钢管焊 成。 分散的骨架靠车间地基把它们连成一个整体，型架定位件的尺寸稳定性主要决定于车间地基和型架基础的稳固程度。 采用分散式骨架，要求车间地基比较稳固，否则如地基有不均匀下沉，对型架准确度影响较大。 这是它致命的弱点。 (4)整体底座式 整体底座式骨架是指型架的骨架中有一个整体的底座，底座用多支点可调支承支撑在车间的地面上， 型架的其他骨架及所有的定位夹紧件都固定在底座上。 这种形式的骨架主要是可降低对地基的要求， 地基如有受动， 可调整各文承点，以保持底座的证确位置，从而保证型架准确度的稳定性。 底座式骨架的优点在于 通过定期检查的办法可消除地基变动的影响。 此外，型架是浮动的．搬移比较方便。 底座材料选取铝时．与飞机的部件的胀缩一致，可自由伸缩。 这种形式的缺点足耗费金属多，一台大型部件装配型架需几十吨金属。 综合比较所有的型架骨架的构造方式。 本次设计选择可转动式型架。 它既便于操作，又可节省车间面积。 而且垂直尾翼的尺寸不大。 如图 14 所示： 图 14 型架骨架 垂直尾翼 前缘组合型架的外形定位件和夹紧件 到架的外形定位件用来确定飞机部件的气动力外形。 它一般分为 3 类：卡板，内型板和包络式定位面板 (或称包络板 )。 卡扳和内形板仅能定位某些切面外形，包络板某型机垂直尾翼前缘组合型架的设计 23 则可以定位整个空间曲面外形。 卡 板 及包络板位于部件的外形的外侧，内形扳一般用于定位蒙皮内形。 有些板件型架，除了使用卡板外，还使用内形板。 内卡板与外形板的区别是：后者是外形定位件，而前者对外形和表面来说只是个夹紧件（但两者都能定位长桁 )。 因此，内卡板要与外卡板配合使用。 卡板的工作表面可以是飞机的蒙皮外形，也可以是骨架外形（ 蒙皮内形 )。 在一些以骨架为基准的装配装配型架上，有时要求卡板既能定位骨架外形，又能在装配蒙皮时起夹紧 蒙皮的作用，从而又要求卡板带蒙皮外形。 为兼顾这两方面，将卡扳的工作表面加工成蒙皮外形，而在卡板表面上分布一些局部活动垫板。 在本设计中根据垂尾的尺寸和 某型机 相关 图纸及技术资料， 设计了 17 内形扳(图 15)内形板通过定位蒙皮的内形来保证蒙皮的外形 (与用外形卡 板定位蒙皮 的外形相比，准确度要稍差些，相差一个蒙皮厚度的误差 )，再与橡皮绳（ 图 16）一起使用把蒙皮紧紧的固定在假肋 (即内形板 )上。 起到保证外形、定位夹紧和防止 练 接时蒙皮的移动。