张囡
中航西安飞机工业集团股份有限公司 陕西 西安710089
[内容摘要] 本文简要的介绍了飞机前缘缝翼的结构。针对其结构特点及制孔现状，提出新的制孔方案。同时对装配中的制孔问题进行了分析。本文介绍的工艺方案和工艺方法为以后的新机研制积累了宝贵的经验。
关键词： 蒙皮； 制孔 ； 大量
引言
部件装配为了满足生产要求，考虑到复杂曲面蒙皮与结构连接中存在大量的划线制孔，内部结构零件难以带导孔，装配型架上也无法设置大量钻模，为实现装配生产效率的提高，产品质量的稳定，工人劳动强度的降低带来了很大困扰。故研究复杂曲面制孔方案，共同解决双曲面蒙皮制孔难题。
1结构概述
飞机部件由加强肋、梁、普通隔板、蒙皮等零件构成。其中加强肋为机加零件，隔板、蒙皮等为钣金零件。飞机部件为密肋结构，每隔设置一块普通隔板，每段含普通隔板几十个。且与蒙皮连接的有大量紧固件产品孔位。
2蒙皮连接情况
2.1蒙皮连接情况
蒙皮主要包含以下连接：
1）上翼面化铣蒙皮与内蒙皮的连接；
2）上翼面蒙皮组件与普通隔板的连接；
3）下翼面蒙皮与普通隔板的连接。
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3制孔过程现状
3.1蒙皮制孔过程
在定位上蒙皮前，需要在飞机蒙皮组合型架上先将外层较厚度的化铣蒙皮与内层蒙皮组合到一起。目前蒙皮组合时，初孔钻制包含以下工作：1）在蒙皮组合型架上定位好化铣蒙皮和内层蒙皮；2）将内层蒙皮轮廓划在化铣蒙皮上，然后取下内层蒙皮；3）按内层蒙皮轮廓，以及化铣棱线位置在化铣蒙皮上划线。
3.2 普通隔板及梁的划线钻制
由于部件采用密肋结构，每段结构安装几十个普通隔板，因此上、下翼面蒙皮与隔板连接紧固件数量庞大。然而，由于截面为“Z”字形，上下翼面同时带较大弧度，且弯边上还带“下陷”的钣金零件隔板，在零件成形前将导孔制出难以保证最终导孔位置。因此，目前装配时，仍需要对大量的普通隔板进行划线制孔工作。
3.3蒙皮与隔板、梁连接孔钻制
蒙皮与隔板、梁连接孔的钻制是在完成骨架定位之后，在装配型架上进行，大致步骤如下：
按图纸在普通隔板外侧表面，划出隔板与上、下翼面蒙皮连接件点位；将隔板上/与下蒙皮的连接孔/透制到下蒙皮/上，并将孔位中心线标记到尾缘垫块上。
总结以上情况，上蒙皮组合、上蒙皮与隔板、下蒙皮与隔板连接的初孔钻制，均包含以下三个基本步骤：划线；单层零件制孔；透孔。蒙皮划线时间，平均划线时间，单面上蒙皮10H，上蒙皮与隔板5H，下蒙皮与隔板5H（合计2.5天）。
4新工艺方法对比探究
通过我们分析探讨，发现大面积手工划线费时费力，且装配制孔质量不高，考虑到此部件展向方向曲度最大，蒙皮上连接件数量最多，对方案的可行性具有良好的评定价值。
4.1 蒙皮制孔方法方案
方案一：按数模展开孔位作展开样板；
优点：为后续的尺寸协调，改进措施保留了理论数据
缺点：复杂曲面展开后，孔的位置误差可否有待验证
方案二：以工艺蒙皮制孔做实样，翻制样板孔位；
优点：样板设计制造简单、直接，受蒙皮复杂外形影响小，易保证样板上的可用性
缺点：样板上孔的设计、制造缺乏理论数据，不利于样板的复制、改进，以及外部尺寸协调
方案三：设计制造蒙皮孔位钻模
优点：孔的位置准确度最接近理论位置
缺点：生产成本较高
总上所述，选择蒙皮柔性样板最符合生产快节奏节拍，且装配质量满足要求。样板可以看成是1:1的不注尺寸的刚性图纸。样板之间必须相互协调。由于飞机结构中形状不规则的钣金件品种繁多，并且为了制造一种零件常常需要使用不止一块而是一套样板，因此样板的应用还是很广泛的。样板分为基本样板，生产样板，其中包括晒相图板，晒相法比手工划线定位精准度高，晒相适用于试制和口盖零件上。生产样板中包括外形样板、内形样板、展开样板、切面样板、钻孔样板、表面标准样件等，飞机双曲率蒙皮弧度大，孔径数量多手工误差高。
一般飞机制孔采用的形式有，一是零件上带导孔，也就是说利用模线在零件下料时将孔制出，二是由装配车间在产品上用划线笔画出孔位，利用风动工具钻制而出。三是用模线制作样板，车间按样板制出导孔。此三种制孔方式各有利弊，第一种制孔方式的优点是零件上孔位排布均匀，位置度好。缺点是零件阶段的导孔在零件车间制出，装配时会出现零件直接孔位相互协调的问题，容易导致零件返工的现象产生。第二种制孔方式的优点是在装配车间零件相互协调，制孔的灵活性高。缺点是操作工人画线孔位排布不均匀，位置度，精准度不够。且效率低，孔位易钻偏。故应采用第三种外形样板结构施工。孔位准确率高，生产效率加快，且制造周期缩短。
4.2基本参数的确定
厚度：从装配角度考虑，样板厚度小，有利于外形的贴合，建议选取0.8mm的弹簧钢做样板；大小：样板数量少，可用减少制孔时的定位工作，使用、管理方便，考虑到产品结构以及样板孔位误差，蒙皮取的试验样板数量应从交付速度，积累数据可靠准确出发。
4.3 样板的定位
适当选取蒙皮上原有理论连接孔位，也可以另外增加样板定位孔。
4.4 样板孔位的修正
通过蒙皮制孔试验，验证样板上孔位的准确性，比较制造出来的样板优劣，对无法满足要求的孔位进行必要的修正后，重新更改试验交付。
5 新工艺方法的应用
蒙皮组合型架上，用样板将化铣蒙皮与内层蒙皮、上蒙皮组件与隔板及梁连接的孔位全部制出。在完成骨架定位之后，定位上蒙皮组件、下蒙皮以及下蒙皮样板，从蒙皮外部往隔板、梁上全部透孔。 这样将蒙皮划线制孔时间缩短了近三分之二，为整个飞机装配时间节省三天。
6新工艺方法研究的意义
6.1 提高了生产效率
飞机上、下翼面蒙皮上大量连接件孔位实现样板制孔之后，减少了缝装配中大量的划线工作，同时将60%以上的初孔钻制由原来的“先在单层零件钻初孔，”变成了“直接透孔”，还将省去蒙皮的部分反复定位工作。
6.2 利于稳定产品质量
装配过程中，采用划线制孔，受操作人员的主观作用影响大，对连接件的间距、边距、数量没有可靠保障。采用样板制孔，可以确保连接件数量，使连接件排列更加均匀，更加接近图纸理论状态，不仅可以提高产品外观质量，也利于均衡结构受力，从而利于产品疲劳寿命。工人制孔少出错，不仅可以降低拒收数量，也节省了拒收处理耽搁的时间，同时从侧面可以缩短装配周期。
6.3 降低了工人劳动强度
装配过程中，划线工作最易出错。划线制孔包含看图纸、记尺寸、找基准、量距离、划点位等工作环节，要求操作人员精神高度集中，稍不留神，孔的位置、数量就可能划错，大量的划线工作无疑会给工人带来心理负担。采用样板制孔，从技术手段上减少了工人出错的机率，减轻了工人的工作压力，同时效率也得以提高。
7结束语
在这类大曲度蒙皮上制孔成功运用样板，那么意味着在内外襟翼等蒙皮曲度更小部件上也可以运用样板制孔。同时，为飞机装配生产积累工艺技术经验，对以后飞机研制具有积极的参考、借鉴作用。
参考文献：
1《航空制造工程手册》总编委会主编.飞机装配.航空工业出版社1993年.
2《ARJ21 飞机产品设计工艺性要求》中航商用飞机有限公司
2004年4月上海
3《飞机装配工艺学》王海宇主编.西北工业大学出版社，2012年3月西安