常秀堂 周晓星 田寅

摘 要：某型研制批飞机下垂直垵定面接头结构与以往机型不同，采用延伸到尾梁内部与隔板套合铆接的形式，增加了装配难度。为保证腹鳍前后固定点相对位置; 支座接头交点孔Φ10H9的精加工，孔中心保证与腹鳍弦平面15mm，边肋轴线56mm， 最小边距16mm是需要达到的技术指标。在研制批飞机装配过程中出现腹鳍支座与尾梁隔板及工装装配不协调的问题，很难保证装配要求。支座接头孔的精加工及加工后接头孔的同轴度都达不到技术装配要求。如能彻底解决下垂直安定面交点装配不协调问题，对保证飞机整体装配协调、准确，提高飞机质量具有重大意义。

关键词：下垂直安定面;交点孔;精加工;腹鳍支座

引言

腹鳍是布局在飞机机身的气动部件。其主要作用是飞机在侧滑时增加飞机航向稳定性。尤其是在飞机在做大迎角飞行时，能有效减缓飞机的飘摆，因而该部件对高机动飞机的飞行来讲是不可缺少的。飞机腹鳍在装配过程中，要求交点转动灵活，不得紧涩、 卡滞， 并且应满足互换性要求。腹鳍是通过ф10交点螺栓与收置槽交点连接。兩交点中心距离654mm，孔精度H9，交点悬臂长度200mm，孔加工时易引起悬臂梁颤动，造成两交点孔不同轴。被铰孔材料为不锈钢件，该材料属于高强度耐磨难加工材料，刀具材料及几何参数选择不当易引起刀具损毁，并且易造成孔径及孔壁表面粗糙度超差。本文通过在改善定位夹具和在夹具上增加固定点、改进刀具及制孔方案解决此问题。

1  大部件结合交点协调

1.1大部件结合交点孔的主要结构形式

根据飞机用途及布局要求，飞机大部件接合交点孔常见的结构形式主要有叉耳配合和平面多孔配合两种形式。平面多孔配合常用于机翼大部件间对接，其接合交点孔精加工可依靠专用设备解决，效率和质量较高，本文不再叙述。叉耳配合常用干翼身对接（如尾翼和机身），因为翼身对接孔精加工施工空间一般较为闭塞.难以采用专用精加工设备进行加工操作，所以叉耳配合交点孔精加工是本文研究的重点。

1.2 叉耳配合交点孔装配协调路线

因为叉耳配台精度高且一般为多组叉耳配合相互协调，所以其装配准确度要求高。从国内外装配经验来看，无论是传统模拟量，亦或是最先进的数字化传递，通常采用实物量规进行协调。

1.3叉耳配合精加工流程

协调和制造指度能够满足对接要求时，叉耳配合孔一般采用単独加工方式，即在组合夹具上完成装配。在精加工夹具上对叉片和耳片分别进行精加工后，直接进行部件对接：协调和制造精度无法满足对接要求时，叉耳配合孔一般采用单独加工并留取一定的加工余量，大部件对接时将叉耳配合孔同时加工至终孔的方法。

2  下垂直安定面接头结构介绍

2.1 下垂直安定面接头结构组成

下垂直安定面接头主要包括：安装在42框前的腹鳍支座和屋梁39b框上交点支座两部分组成。

2.2 下垂直安定面接头装配流程

首先腹鳍支座是通过38-45钛合金舱装配夹具将其固定到42框腹板面上，其定位形式是通过铀孔的问隙配台，由于腹鳍支座下方有加强垫板，该垫板是与尾梁下壁板连接，所以该工序只能让腹鳍支座达到预装配的效果，然后通过腹鳍支座顸留的装配孔，将42框腹板进行开孔处理，此处的开孔属于精加工钻孔。在装配完毕后，将尾梁与机身42框进行对合连接，形成一个半封闭的舱体。然后将加强垫板安装到尾梁下壁板上，加强垫板的定位形式同样靠轴孔的间隙配合进行定位，保证加强垫板的孔中心与腹鳍支座的孔中心相统一。

其次安装在尾梁内39b框处的下垂直安定面前交点支座，是在后机身對合完毕后，在总装精加工平台上，靠工装对其进行定位，保证其安装位置相对腹鳍支座的位置一定。交点支座定位完毕后，应用精加工台将下垂直安定面接头和耳片己经进行精加工。

3  下垂直安定面交点故障分析

3.1故障现象

某型研制批飞机下垂直安定面接头结构与以往机型不同，采用延伸到尾梁内部与隔板套合铆接的形式，增加了装配难度。保证腹鳍前后固定点相对位盖;支座接头交点孔中ф10H9的精加工，孔中心保证与腹鳍弦平面15mm，边肋轴线56mm，最小边距12mm是需要达到的技术指标。在研制批飞机装配道程中出现腹鳍支座与尾梁隔板及工装不协调，很难保证装配要求;支座接头孔的精加工及加工后接头孔的同抽度都达不到装配要求。

3.2 故障分析

a）腹鳍支座装配不协调：腹鳍支座安装在42框上，其铰孔主要靠工人手持风钻进行铰孔，费时费力并且工作完成后往往不能满足装配要求，在后续研制过程中希望可以改进该处铰孔方式，本文不做过多的延伸。42框腹板是钛合金材料，该材料强度高，加工困难，加工变形不易控制。初级组件外铺设碳纤维，经高温高压后成型。由于受热应力晨响，国此，初级组件经高温高压后易发生改变，这是造成两个交点孔不同轴的主要原因;

b）交点支座与腹鳍支座之间的长度654mm;，孔加工时因支撑不当易引起梁颤动，造成两个交点孔不同轴;

c）受结构位置限制，使用长度420mm的同轴铰刀，手工铰制，工人操作困难，责力，并且孔的精度受工人技术水平高低的影响大，

d）刀具材料及几问参数选择不合适，切削排出困难。铰孔时刀真易形成空转挤压孔壁，这是造成铰孔费力、孔精度及粗糙度达不到要求的原因。

4  改进方案

4.1夹具改进

1.将原夹具上用于定位两个交点孔的耳接头改为三耳接头，就是在原夹具中间增加一个过渡支撑点，以便于分别从两侧制孔;并且增加中ф9.5H9，ф9.7H9，ф9.8H9，ф9.9H9，ф10H9 五种快换钻套;

2在夹具内增加工艺内形支撑板，并在内形板上安装可以调节的擢撑杆，以便于在铰制交点孔时对梁起到点撑作用，防止梁的颤动。

4.2刀具改造

刀具的磨损主要是由于粘结磨损、氧化磨损和扩散磨损引起，对于铝青铜合金加工，硬质合金比高速钢有优势，因此铰刀材料改用硬质合金，并且将直齿铰刀角度改为15 °左螺旋铰刀，改短刃前倒角，受结构影响只能采用手工铰制，因此将铰刀长度改为180mm，通过夹具中间的过渡支撑点导向，将原一次由上至下的制孔方式改为分别由两侧铰制，铰孔时使用与冷却液。

4.3 制孔方案改进

1 将I、Ⅱ梁上的交点衬套孔在铺设碳纤维热压成形前制孔ф9H9，保留1mm加工余量，用以消涂加温变形引起的误差。

2 初级组件表面铺设碳纤维后，热固化之前，在中ф9H9衬套孔内用工艺螺栓及支撑块支撑固定底座交点孔，限制高温高压对梁结构的影响。

3格下阻力板组件安装到夹具内，将中ф9H9孔分别扩至中ф9.5H9，并分别铰孔至ф9.7H9，ф9.8H9，ф9.9H9，最后一刀ф10H9用同轴铰刀由上至下进行铰制。

5  总结

通过本次攻关，彻底解决了下垂直安定面交点装配不协调问题，对保证飞机整体装配协调、准确提高飞机质量具有重大意义。通过对误差产生原因分析及方案改进实施，保证了产品质量，缩短了生产周期，降低了工人劳动强度。

参考文献：

[1]程宝蕖.飞机制造协调准确度与容差分配 [M].北京：航空工业出版社，1987.

[2]范玉青.现代飞机制造技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2001.

[3]路甬祥 .液压气动手册[M].北京：机械工业出版社，2002.