【正文】 型架設(shè)計(jì)的兩種設(shè)計(jì)思想，實(shí)際上也是兩種工藝方法，它直接影響到型架的結(jié)構(gòu)。這兩種思想如下：（1）待裝零、部件，以采用“定位件定位”為主進(jìn)行（但也利用產(chǎn)品零Φ的裝配方法即屬于這種工藝方法。該方法的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是：1）所有定位件都固定在型架上，所以，型架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作開(kāi)敞性較差。2）所有定位件的位置，都是在型架安裝過(guò)程中通過(guò)一定的協(xié)調(diào)保證手段來(lái)確定的，這給型架的安裝工作帶來(lái)復(fù)雜性。（2）采用“孔系”定位和利用產(chǎn)品零件互定性進(jìn)行裝配?！皟?nèi)容位”即屬于這種制造方法。按這種工藝方法設(shè)計(jì)的型架，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作開(kāi)敞。其設(shè)計(jì)特點(diǎn)為：1）參加在裝配的產(chǎn)品基準(zhǔn)構(gòu)件，如框、隔板、腹板和縱向基準(zhǔn)構(gòu)件等，按型架上的定位件定位，其余組件則以這些基準(zhǔn)件定位；2）大量采用孔和預(yù)裝件定位的方法，例如垂尾后梁組件的腹板在型架上按其工藝孔或定位面定位，而角材的位置則由腹板、緣條的具體位置來(lái)確定；3）采用安裝夾具配合部件的架內(nèi)裝配工作。為此，須在工藝組件上提供必要的定位基準(zhǔn)——位置準(zhǔn)確的螺栓孔或鉚釘孔等，這些的孔是按照保證孔位的協(xié)調(diào)性和零、組件準(zhǔn)確位置的工裝上鉆模鉆制的。協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度是指兩個(gè)相配合的零件、組合件或部件之間配合部分的實(shí)際形狀和尺寸相符合的程度，這種符合的程度越高，則協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度越高，即協(xié)調(diào)誤差越小。保證協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度的方法基本有三種：（1） 按獨(dú)立制造原則進(jìn)行協(xié)調(diào)（2） 按相互聯(lián)系原則進(jìn)行協(xié)調(diào)（3） 按相互修配原則進(jìn)行協(xié)調(diào)從零件加工到部件裝配經(jīng)過(guò)許多生產(chǎn)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生制造誤差。為了保證制造準(zhǔn)確度和協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度，必需保證所使用的大量工藝裝備本身的制造準(zhǔn)確度和相關(guān)的工藝裝備之間的協(xié)調(diào)準(zhǔn)確度。為此，在飛機(jī)制造中，工藝裝備的制造應(yīng)該遵循一定的協(xié)調(diào)路線[1]。設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)路線時(shí)，保證飛機(jī)零件、組合件、段件和部件的互換性，和保證它們主要的幾何參數(shù)，如外形、接頭和分離面的互換性。此外，還要保證基準(zhǔn)零件或組合件的準(zhǔn)確度要求。垂尾后梁組件協(xié)調(diào)路線見(jiàn)附錄I。部件裝配工藝規(guī)程包括裝配各階段的內(nèi)容、裝配基準(zhǔn)、定位方法、裝配用的主要工藝裝備設(shè)備和檢驗(yàn)方法，以及主要零、組件等供應(yīng)狀態(tài)和各裝配階段的交付狀態(tài)等，所制定的裝配各階段的工作。主要包括以下幾點(diǎn)：（1）裝配工藝過(guò)程的結(jié)構(gòu)可行性（2）裝配準(zhǔn)確度（3）裝配過(guò)程的工藝可行性（4）裝配過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性型架設(shè)計(jì)的三個(gè)階段和主要內(nèi)容：在熟悉型架設(shè)計(jì)的依據(jù)后，開(kāi)始著手型架的設(shè)計(jì)，一般把設(shè)計(jì)工作分為三個(gè)階段：（1）草圖設(shè)計(jì)或型架設(shè)計(jì)方案的擬定（2）繪制工作總圖（3）繪制零件圖草圖設(shè)計(jì)或擬訂型架設(shè)計(jì)方案應(yīng)該確定的主要內(nèi)容有：1．型架設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的選擇。2．裝配對(duì)象在型架中的放置狀態(tài)。3． 選擇工件的定位基準(zhǔn)，確定主要定位件的形式及布置，尺寸公差的選擇。4．工件的出架方式。5．型架的安裝方法。6．型架結(jié)構(gòu)形式的確定。7．骨架剛度的驗(yàn)算。8．型架支承與地基估算。9．考慮溫度對(duì)型架準(zhǔn)確度的影響 根據(jù)對(duì)型架結(jié)構(gòu)的分析，型架骨架結(jié)構(gòu)大體可分為以下四類(lèi)：（1）、框架式；（2）、組合式；（3）、分散式；（4）、整體底座式。216。 整體底座式骨架：，采用多點(diǎn)可調(diào)支撐在地面上，對(duì)車(chē)間地基要求不高，但多內(nèi)定為機(jī)身的裝配型架，所以整體式骨架不適用于垂尾后梁的型架。 216。 分散式骨架：，其特點(diǎn)是型架不設(shè)整體的骨架，優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)化了型架結(jié)構(gòu)，大大的節(jié)省了制造材料，但是主要適用于大尺寸的裝配型架，例如相對(duì)比較復(fù)雜的機(jī)身組裝。 垂尾后梁不屬于大尺寸的工件，其型架也不需要這樣復(fù)雜的骨架，所以分散式骨架不適合。 216。 框架式骨架：，框架式的主要特點(diǎn)有：1) 、適用尺寸不是太大的型架骨架（考慮到方便運(yùn)輸）；2) 、梁式的結(jié)構(gòu)多用于卡板定位的型架及轉(zhuǎn)動(dòng)夾具；3) 、該骨架為不規(guī)則結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)型架結(jié)構(gòu)布局而開(kāi)放性設(shè)計(jì)。 這種骨架的主要優(yōu)點(diǎn)就是在于取消了整體的骨架，節(jié)省了材料，與組合式型架比，約可節(jié)省一半比例的金屬。而且型架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，相對(duì)比較開(kāi)敞，有利于型架內(nèi)的裝配工作的進(jìn)行。根據(jù)垂尾后梁的尺寸及其結(jié)構(gòu)的類(lèi)型，前兩種形式的骨架均不適合作為安裝垂尾后梁組件的裝配型架骨架。從經(jīng)濟(jì)性方面來(lái)說(shuō)，若采用整體底座式和分散式骨架來(lái)作為垂尾后梁的裝配型架，這些骨架的制造需要依據(jù)垂尾中梁的尺寸做相對(duì)應(yīng)的改動(dòng)。但是對(duì)于垂尾后梁這種尺寸不是很大的部件，隨著產(chǎn)品的不斷更新、修改以及新機(jī)型的生產(chǎn)，安裝骨架所使用的許多板材就不再對(duì)新一輪裝配夾具的制造具有互換的作用，造成板材的大量浪費(fèi)，增加了機(jī)型改造的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，這樣就不符合裝配型架設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的理念。綜合比較上述三種方案，從使用性、協(xié)調(diào)性、工藝性、經(jīng)濟(jì)性等角度出發(fā)，經(jīng)比較選擇了開(kāi)敞性好、占地面積較小，容易操作、經(jīng)濟(jì)性好的方案三。該骨架采用槽鋼焊接而成，由于工件裝配是平放的且裝配過(guò)程中不需要旋轉(zhuǎn)，所以設(shè)計(jì)為不可旋轉(zhuǎn)式。這樣節(jié)省成本，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，從而也大大縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。（1）選擇型架設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的原則1）同產(chǎn)品或相鄰部件的裝配型架的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)盡量一致，目的是減少尺寸的換算工作和計(jì)算誤差；2）裝配型架的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)應(yīng)盡量同制造基準(zhǔn)一致，以便制造和檢驗(yàn)；3）應(yīng)簡(jiǎn)化裝配型架在制造過(guò)程中的測(cè)量工作量或減少測(cè)量環(huán)節(jié)中積累的誤差；4）型架設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的選擇，應(yīng)與其安裝方法相適應(yīng)。（2）垂尾后梁裝配型架設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的確定垂尾后梁的三維數(shù)模如圖所示，由于其產(chǎn)品的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工件的對(duì)稱中心軸線，所以遵循上述原則，垂尾后梁的裝配型架設(shè)計(jì)基準(zhǔn)就確定為對(duì)稱中心軸線。工件在型架中的放置狀態(tài)應(yīng)使工人在最有利的工作姿態(tài)下工作，即應(yīng)使工人的大部分操作是在站立姿態(tài)下，～。此外，還應(yīng)考慮節(jié)省車(chē)間面積。通常情況下，主要有以下幾種：（1）臥放，主要用于機(jī)身、發(fā)動(dòng)機(jī)段艙類(lèi)部件的裝配；（2）側(cè)放，主要多用于機(jī)翼、尾翼裝配型架、半間型架以及大型隔框型架等。便于鉚接工作。（3）豎放，主要用于橫截面較大而長(zhǎng)度較短的環(huán)狀段件，便于在四周進(jìn)行裝配工作。（4）平放，主要用于鉚接工作少并考慮便于產(chǎn)品零件的安放或必須平放進(jìn)行鉆孔工作等。（5）轉(zhuǎn)動(dòng)，具有好的操作條件，有利于提高工作效率，多用于某些框、肋夾具、口蓋夾具和翼面前緣夾具等[1]。綜上所述，垂尾后梁組件在型架中的放置狀態(tài)選擇平放，這樣與該工件在飛機(jī)垂尾中的放置狀態(tài)相一致，這樣放置可以使定位件布置方便。使得對(duì)腹板的緊固件布局合理，方便裝配工作。裝配工作內(nèi)容是：首先將工裝托板準(zhǔn)確安裝固定在型架上，然后將定位夾緊件固定在梁腹板外表面的工裝托板上，之后進(jìn)行裝配所需的工作。工件在裝配型架上完成裝配后的出架方式是型架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，與型架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有很密切的關(guān)系。出架方式選擇合理，可以簡(jiǎn)化型架結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品出架安全，不會(huì)損傷工件，還可節(jié)省廠房面積，簡(jiǎn)化搬運(yùn)設(shè)備[1]。對(duì)于較小的工件，出架時(shí)比較簡(jiǎn)單，只要打開(kāi)相應(yīng)的定位夾緊件即可取出。大尺寸部件的出架方式主要有三種：從型架上方吊出；從型架縱向取出；從型架側(cè)向取出。對(duì)于垂尾后梁組件這樣的產(chǎn)品，我采用上出架的出架方式，影響產(chǎn)品出架的定位器和壓緊器設(shè)計(jì)均為可拆卸結(jié)構(gòu)，在產(chǎn)品出架時(shí)將影響產(chǎn)品出架的定位夾緊件拆除。裝配型架的安裝方法大體有5種： ； ； ； ； 。結(jié)合垂尾后梁組件產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我選擇用激光跟蹤儀來(lái)安裝型架。，用激光跟蹤儀安裝型架時(shí)，主要是以激光跟蹤儀建立的光學(xué)視線作為安裝型架的基準(zhǔn)，具體來(lái)說(shuō)就是利用工具球的X、Y、Z三坐標(biāo)的信息反饋來(lái)進(jìn)行定位、安裝。用激光跟蹤儀（工具球）安裝型架的優(yōu)點(diǎn)有：它是以光學(xué)視線為基準(zhǔn)，因而消除了大尺寸機(jī)械測(cè)量中各種因素所引起的誤差，提高了型架安裝的準(zhǔn)確度。其使用比較靈活，可以在裝配車(chē)間裝配現(xiàn)場(chǎng)安裝各種型架，包括大型分散式型架。它輕巧、價(jià)格低，可以多配備幾套，同時(shí)可以安裝幾臺(tái)型架，從而縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。型架安裝好以后，把光學(xué)站的杯形座保留下來(lái)，便于型架的定期檢修。 裝配型架由骨架、定位件、夾緊件和輔助設(shè)備等幾部分組成。型架結(jié)構(gòu)形式大體有：框架式，組合式，分散式，整體底座[1]。根據(jù)垂尾后梁組件的尺寸大小，形狀和放置狀態(tài)等的特點(diǎn)結(jié)合工廠的實(shí)際情況，垂尾后梁組件裝配夾具型架結(jié)構(gòu)形式選用框架式，因?yàn)樵摽蚣苁浇Y(jié)構(gòu)采用方鋼焊接而成，制造周期短，型架重量輕，且成本低，適用于垂尾后梁組件這種框類(lèi)工件的型架裝配。 影響型架定位準(zhǔn)確度的主要因素之一就是型架剛度。為了保證型架具有足夠的剛度，又有過(guò)于笨重，就需要對(duì)型架進(jìn)行剛度計(jì)算或估算。通常情況下將受彎曲的梁假設(shè)為雙簡(jiǎn)支梁。為簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程和使剛度偏于更可靠些，一般將受彎曲的梁假設(shè)為雙簡(jiǎn)梁，其撓度由公式：q均布載荷(kN/m)；P集中載荷(kN)；E材料的彈性系數(shù)(GPa),對(duì)稱鋼材為206GPa；J梁剖面的軸慣性矩，EJ抗彎剛度，它的含義是產(chǎn)生單位位移所需的載荷；集中載荷的位置系數(shù)；考慮到假設(shè)條件與實(shí)際不符合的折減系數(shù)；對(duì)于焊接的整體骨架可取構(gòu)架在自重作用下的中點(diǎn)撓度為：因?yàn)橐话銠C(jī)身型架、,此型架為垂尾后梁組件裝配夾具，屬于機(jī)身型架的一部分。所以由以上計(jì)算得到的結(jié)果，完全符合剛度要求。飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)中大多數(shù)零件是用鋁合金制成的，而飛機(jī)裝配型架則主要是用鋼及鑄鐵制成的。鋁的膨脹系數(shù)d鋁=*106,而鋼的膨脹系數(shù)d鋼=*106,二者有相當(dāng)大的差別。設(shè)有名義尺寸L0=1m的一根鋁棒和一根鋼棒，在溫度為t1℃時(shí)兩者的長(zhǎng)度是精確相等的。當(dāng)然溫度變化到t2℃時(shí)，二者長(zhǎng)度差為△L，則△L=L0(t2t1)(d鋁d鋼)=L0*△t*△d =1*10*(**106)=在工藝過(guò)程中，一個(gè)名義尺寸經(jīng)過(guò)多次不同材料的工夾具或量具的傳遞后，會(huì)因溫度的不同而造成誤差。這個(gè)誤差可稱之為尺寸的熱膨脹協(xié)調(diào)誤差。這個(gè)誤差除與原始尺寸或名義尺寸L0有關(guān)外，還取決于△t△α之和，即當(dāng)△t 與△α同時(shí)不為零時(shí)，△L就存在。如標(biāo)準(zhǔn)工藝裝備與型架之間，型架與產(chǎn)品之間，或不同材料的工藝裝備與產(chǎn)品之間等都有這種誤差存在，都需要考慮熱膨脹對(duì)尺寸協(xié)調(diào)和互換的影響。在實(shí)際生產(chǎn)中，各工藝裝備之間，工藝裝備與產(chǎn)品之間，都經(jīng)常出現(xiàn)比按上述公式計(jì)算結(jié)果大得多的誤差。而且經(jīng)多次返修后仍繼續(xù)出現(xiàn)嚴(yán)重的不協(xié)調(diào)現(xiàn)象。經(jīng)實(shí)測(cè)與試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)廠房混凝土地坪顯著的影響著工藝裝備結(jié)構(gòu)尺寸的變化。溫度變化時(shí)，廠房混凝土地坪的伸縮很小，與鋼、鋁的熱膨脹系數(shù)相差較大。地坪的熱膨脹系數(shù)為：α地=*106=*106在估算時(shí)可以認(rèn)為α地=0。因此，只對(duì)不與地坪相固定整體式型架，其α型才能取得制造材料的熱膨脹系數(shù)，一般即等于A。而對(duì)于與地坪固定的型架，均不能取α型=α鋼。型架各部位的熱膨脹變形是不均勻的，不能按簡(jiǎn)單情況處理。為減少熱膨脹協(xié)調(diào)誤差,在垂尾后梁組件及型架工藝方面,可以采用工藝補(bǔ)償法,即在加工和檢測(cè)產(chǎn)品及工藝裝備的有關(guān)尺寸時(shí),不是依據(jù)該尺寸的名義值,而是考慮到當(dāng)時(shí)的環(huán)境溫度,采用經(jīng)過(guò)按材料的膨脹系數(shù)換算過(guò)的修正尺寸。還可適當(dāng)控制廠房的溫度以減小溫度差△t等。在型架設(shè)計(jì)或構(gòu)造方面的措施主要有如下幾項(xiàng)： 垂尾后梁組件屬于尺寸較大的零件，其質(zhì)量也較重，所以支撐底座會(huì)承受很大的壓力，故設(shè)計(jì)成地坪固定式。4 CATIA軟件的應(yīng)用選擇及裝配型架的設(shè)計(jì)總論運(yùn)用CATIA軟件進(jìn)行型架設(shè)計(jì)方案有兩種，分別是自上而下的設(shè)計(jì)和自下而上的設(shè)計(jì)。自上而下的設(shè)計(jì)方案是指首先建立型架的整體設(shè)計(jì)模型，然后再在此基礎(chǔ)上，在每個(gè)模型上建立其他零、組件的模型。自下而上的設(shè)計(jì)方案是指首先建立每個(gè)零件，包括一些零件，然后再將所有零組件進(jìn)行總體裝配[10]。比較“自下而上”的設(shè)計(jì)方案而言，“自上而下”的方案最大的優(yōu)點(diǎn)是省去了裝配過(guò)程中由于計(jì)算而產(chǎn)生的累積誤差而導(dǎo)致的不必要的零組件間的干涉，減小了由于干涉問(wèn)題而浪費(fèi)的時(shí)間。雖然，“自下而上”的方案在設(shè)計(jì)初節(jié)省了時(shí)間，但是在裝配時(shí)卻帶來(lái)了許多不必要的麻煩。一旦發(fā)生干涉，就要對(duì)與它有關(guān)聯(lián)的所有零件進(jìn)行計(jì)算分析，提出排除干涉的解決方案，這樣，重復(fù)性工作量大，浪費(fèi)時(shí)間。結(jié)構(gòu)越復(fù)雜的產(chǎn)品要解決的干涉問(wèn)題就越復(fù)雜。這就是在設(shè)計(jì)大型裝配型架時(shí)采用“自上而下”設(shè)計(jì)方案的原因?！白陨隙隆钡脑O(shè)計(jì)方案的另一個(gè)比較便捷的地方就是直接在設(shè)計(jì)建模過(guò)程中具有隨時(shí)糾錯(cuò)的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)到最后就是成型的設(shè)計(jì)結(jié)果。根據(jù)垂尾后梁組件的特點(diǎn)，在各個(gè)部分應(yīng)用了不同的建模方法，為了滿足其對(duì)飛機(jī)氣動(dòng)外形的要求，需要提高定位器定位面的形狀準(zhǔn)確度，所以對(duì)定位器應(yīng)采用“自上而下”的設(shè)計(jì)方案；而對(duì)其它定位夾緊件多為標(biāo)準(zhǔn)件，其形狀尺寸都已標(biāo)準(zhǔn)化，故可以應(yīng)用“自上而下”的設(shè)計(jì)方法，先構(gòu)建好其基本零件并進(jìn)行簡(jiǎn)單的裝配，最后與構(gòu)建好的框架定位器統(tǒng)一裝配。飛機(jī)