蔡继钊 赵成
中航西安飞机工业集团股份有限公司制造工程部，陕西 西安 710089
【内容摘要】本文简要阐述了飞机部件装配外形定位和骨架定位两种基准选择方法，并结合实例对两种方法进行对比，剖析各自的优缺点及应用场合，最后探讨了空间状态方程在骨架定位偏差预计算中的应用。
【关键词】飞机装配、外形定位、骨架定位、空间状态方程
1 引言
随着国家对航空技术重视度的不断加大，新机研制任务进入了机型种类繁多、设计制造周期短的时期；任务繁重的同时，也对飞机装配工装的优化改进提出了新的要求，特别是定位基准的选择，直接影响到工装的结构设计以及现下流行的飞机数字化生产线的生产节拍和效率。本文针对飞机部件装配外形定位和骨架定位两种基准选择方法进行详细分析，并结合实例对两种方法进行对比，剖析各自的优缺点及应用场合。
2 正文
一、飞机装配外形定位与骨架定位
⑴ 外形定位：是指产品零部件以飞机气动外形为定位基准进行装配，通过较高精度的外形定位模块来保证飞机气动外形的一种方法；2012年之前国内各类机型基本都是选择该种定位方法进行零部件装配，其特点在于适当宽松的骨架零部件加工成型精度,降低了零部件制造难度，装配阶段通过设计补偿量对骨架进行微调整、修搓、加垫等工艺措施保证骨架与蒙皮内型贴合，与之对应的装配工装特点则是利用大量外形定位卡板来定位壁板蒙皮类零件从而保证飞机气动外形。
⑵ 骨架定位：是指产品零部件以飞机骨架为定位基准进行装配，通过高精度的骨架零部件组装间接控制飞机气动外形的一种方法；受制于各类因素，该方法较国外同类装配技术起步较晚，近5年才得以大规模应用，其特点在于骨架零部件需制出用于定位的装配孔，该孔与零件外形及基准面之间具有很高的精度保障，通过这些装配孔将骨架进行组装，最后将壁板或者蒙皮类零件压合在骨架上，与之对应的装配工装特点则是产品两侧翼面空间无外形定位卡板，仅有用于压紧壁板蒙皮的轻量化快拆压紧组件，如图1所示。
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二、飞机装配外形定位与骨架定位优缺点分析及应用
⑴ 外形定位优点：该方法适用于绝大多数飞机装配，大量外形卡板直接保证了壁板蒙皮的气动外形精度，而骨架零部件产品装配累计偏差可以通过打磨、加垫等工艺手段使之与壁板蒙皮内形贴合，零件不需制出骨架定位所需高精度装配孔，零件加工难度较低；同时它对应的装配工装结构也具有设计简单，制造成本低，设计周期短等优点。
⑵ 外形定位缺点：对于具有大量制孔需求的飞机产品装配工况，众多的外形定位卡板不但增加了工人操作难度，影响装配效率，最重要的是其遮挡了绝大多数操作通路，无法适应数字化生产线改造，例如机器人自动制孔设备的末端执行器由于卡板遮挡将无法进行制孔作业。
⑶ 外形定位的应用：①制孔数量较少的飞机装配；②产量较低且无自动化装配需求的飞机研制项目；③经费预算不高的项目；④产品气动外形公差要求非常高的项目；这些场合应用外形定位较合适；例如：某型全复材机翼无人机，10座以下商务机等。
⑷ 骨架定位的优点：装配过程简单，两侧翼面制孔等工序通路开敞，对数字化生产线内的加工设备影响较小。
⑸ 骨架定位的缺点：由于骨架定位需要在零件上预制出高精度装配孔，因此零件加工难度较大，孔系协调关系及工艺路线规划较复杂；并且该方法多用于数字化生产线内的工装规划，因此其对应的装配工装成本相对较高，设计周期长；
⑹ 骨架定位的应用：利用该方法进行装配的飞机产品，一般是以数字化生产线形式存在的；其装配的产品具有成熟度高，产量稳定且产能巨大，制孔数量繁多等特点；例如：C919外翼数字化生产线，MA700飞机数字化生产线等。
三、空间状态方程在骨架定位偏差预计算中的应用
与外形定位利用检验卡板判定产品合格与否的形式不同，骨架定位是没有检验卡板的，飞机产品骨架装配成型后利用激光跟踪仪对骨架外形进行预检验，如果外形数据合格则进行壁板蒙皮的安装，最后在用激光跟踪仪对蒙皮外形进行最终检验；如果在骨架预检验阶段发生超差情况，则需追溯检查零部件装配偏差源；但是在以往生产中，由于各种因素经常出现很久无法找到偏差源的情况，因此我们可以利用空间状态方程对各种偏差源进行迭代计算，预判断产品是否有超差的可能性。产品最终的偏差值主要取决于工装偏差以及产品部件制造偏差。
基于工装偏差源和产品制造偏差源，飞机零件装配工序k上偏差传递的状态方程可以表达为：
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4、总结
本文通过对飞机部件装配外形定位和骨架定位两种基准选择方法进行诠释，并结合实例对两种方法进行对比，剖析各自的优缺点及应用场合，最后探讨了空间状态方程在骨架定位偏差预计算中的应用。为飞机装配基准选择提供了思路，对产品装配偏差预计算提供了解决方向。
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