机翼垂尾精加工台设计

机翼垂尾精加工台设计

田天王文晖

（中航飞机股份有限公司制造工程部，陕西西安710089）

摘要：机翼垂尾精加工台，用于定位并调姿垂尾盒段，调整产品到预设位置后，由精加工设备加工垂尾与机身对接端面，并制出垂尾与机身连接的对接孔。

关键词：精加工台；无地基；设计集成

引言

飞机的装配过程是一项复杂的系统性的工程，是一个从飞机产品设计、工艺计划、零件生产、部件装配到全机对接总装的过程。垂尾精加工过程是飞机垂尾装配好后为了与机身对合必须进行的重要加工环节，因此，对垂尾精加工台的稳定性，精度等都提出了更高的要求。

一、产品介绍及装配要求

某型机垂尾盒段产品尾段处有四个垂尾、平尾对接交点，后梁上需定位的有两处交点，端头处有待加工的垂尾、机身对接端面及16个垂尾、机身连接孔。

产品装配流程及装配要求：

1.垂尾盒段产品整体吊装到型架上方后，可快速调整入位并做调整。

2.四个垂尾、平尾对接交点要求同时定位。

3.垂尾后缘支臂交点两处需定位。

4.垂尾、机身对接端面要求定位，设对接平板，协调连接孔位置。

5.在端面、3肋、7肋处设置产品外形卡板上下压紧。

7.工装调装前，型架与精加工设备设计集成。

二、垂尾精加工台设计方案

垂尾精加工台采用端头框架加整体底盘的形式，产品姿态在型架上为水平放置，垂尾对称面与水平面平行，左壁板向上。产品上架方式为：垂尾垂直起吊后从精加工设备的相反边上方出入架。

1.框架设计

工装放置的厂房无整体及专用地基，地基沉降容易引起工装框架变形。精加工设备工作时铣切力大，需要工装具有相当的稳定性和较高的强度才能满足受力要求。结合工装功能，为了保证产品加工时的稳定性，精加工台框架分为两部分：整体底盘和端头框架。

1）整体底盘：底盘主框架采用方钢焊接，保证工装整体底盘的刚性，其余定位器底座平台连接在底盘上。定位器底座平台及立柱设计为板焊式结构。

为了稳固底盘，更好的传递加工设备的铣切力，底盘与地面连接所用的可调支撑分为两种形式：a.固定式，最端头处的可调支撑与地用地脚螺栓相连，保证型架的稳定性。b.随动式，框架其余可调支撑与地用地脚螺栓相连，中间加有小滑轨，保证框架因受力和膨胀系数不同，框架后端可随动调整。

2）端头框架：精加工台的主要加工量都在端头对接端面处，所以端头处受力最大，结构也最需稳定。此处如选用一般的地脚螺栓或者千斤顶不能满足受力要求，化学锚栓专用于无地基基础的稳定连接，所以选用化学锚栓连接框架与地，用来保证端头框架的稳定性。

2.产品快速入位及调姿设计

垂尾盒段产品吊装到精加工台上方后，需要快速入位及三向可调。因此，在垂尾精加工台的框架上放置了四套调姿机构。为了满足调姿功能，利用产品吊挂，设计四个工艺接头，在产品上架前提前将四个工艺接头连接在产品上。当垂尾盒段吊装到精加工台上方时，先将工艺球头落入调姿机构中锁紧，再转动三向手轮，可实现调姿。如图1所示：

图1.调姿机构

3.垂平尾对接交点定位器设计

垂平尾对接交点是整个垂尾盒段产品的定位基准。对接交点一共有四个，需要与平垂尾对接交点反量规协调，所以这四个交点定位器安装在同一框架上。交点定位器先按照反量规协调安装好，再将整个定位器框架在工装上调装。

交点定位器框架为了结构稳定，落在小平台上。交点定位器与产品交点属于叉耳配合，中间上下留有间隙垫片，以便产品上下架。产品上架后，将定位器框架整体平推往前，直至定位器到位后插定位销固定，产品下架时，将定位器框架后推定位，防止工装碰伤产品。

4.3肋、7肋处定位结构

垂尾盒段在3肋、7肋处需二次定位两个交点，整个盒段也需要有上下卡板来托型面和压紧，这两处结构相似。上下卡板仅托壁板及压紧，不做为定位基准，所以卡板型面上均贴胶皮。避免出现型面整体贴胶皮压不紧的状况出现，上卡板采用五点均布式胶皮压紧，下卡板整个型面贴胶皮托型面。上下卡板调节到位后，四个升降机均带有自锁机构，可防止卡板移动。

5.端头结构

垂尾与机身对接端面及连接孔都在端面处，受到的精加工设备铣切力最大，产品定位需稳定。端头处设置了上下卡板及8处筒形螺母孔定位器，整体结构如图2所示：

图2.端头整体结构

此处设置上下卡板，上卡板在产品上下架时需随着上梁移动。框架端头处直接受精加工设备铣切力，受力大，所以将上下卡板设计成翻边式，增大了产品压紧受力区域。垂尾与机身对接端面处上下共有16个筒形螺母孔，需作为辅助定位，固定产品。每临近的两个筒形螺母孔由一个定位器定位，定位器与蒙皮之间用垫片塞实防止晃动。

6.精加工台与精加工设备设计集成

精加工设备加工端面和连接孔的时候，需要以端头平板作为制孔依据，而端头平板是依据工装调装的，所以工装调装的基准必须和精加工设备之间有相对关系。因此，垂尾精加工台需要与精加工设备设计集成，由精加工设备加工垂尾精加工台的工装基础坐标位置，从而实现设备加工坐标系与工装坐标系相一致。

三、总结

针对机翼垂尾盒段精加工台无专用地基基础，需与设备集成，产品需调姿入位等问题，在没有常用工装可参考的情况下，精加工台的设计在遵循创新、标准化、精益化设计思路的同时，还需要探索与加工设备集成的方法。其不但包含新技术、各种成品件的运用，还应该固化经验教训，对能有效解决设计难点的设计方法进行传承和改进，对出现的新问题，探索总结，形成固定的解决方式，实现型架快速设计。