飛機接頭孔的簡易工裝擴孔方法

摘要：本文結合實際經驗，介紹一種利用簡易工裝對飛機結構關鍵孔進行補加工的方法。此方法簡單高效，非常實用，而且可以轉化應用到相近的結構修理過程中。

關鍵詞：飛機結構；關鍵孔；簡易工裝；補加工

中圖分類號：V260.5文獻標識碼：A文章編號：1674-098X(2011)03(b)-0000-00

飛機的各個結構部件之間多采用叉耳、圍框等結構形式，通過螺栓軸銷等連接，如水平安定面、方向舵、發動機吊架等，因此安裝這些螺栓軸銷的結構孔對于飛機結構和安全非常重要，這種接頭孔都位于大的機駕接頭上，更換困難，飛機制造廠家對這些孔的制造檢查安裝都非常重視，本文介紹一種經過實踐驗證的利用簡易工裝對接頭孔進行簡單高效補加工的方法。

問題的提出：在總裝時，根據圖紙要求，需要使用鉸刀將某部件上的接耳孔加大0.035mm，要求孔的軸心不變，精度不變。此部件由承包商轉包加工制造，送回原廠進行補加工需要周期長而且花費巨大，如報廢則損失更大，接頭孔所在的接頭與部件結構之間的連接復雜，難以更換，更換這個件不啻將這個部件分解重裝一遍，另外工期耗時長，所以解決的方法只能是選用合適的工藝方法將孔直接加大。由于需要切削的量很小，均分到半徑上，只有0.017mm，只能一次鉸孔完成，沒有繼續補加工的余地，在鉸孔的過程中，鉸刀的輕微震動就可能導致孔一側未被切削或切削量小，而另一側切削量過大，超出要求的范圍，引起孔圓度超差。為了提高補加工的成功率，降低出現問題的幾率，需要考慮的問題有：如何保證補加工精度，避免加工過程中的切削不均勻；所需工具裝備的制造周期要盡量短，花費少；所需工裝卡具要易于安裝，最好不需要特殊的人員和設備；對操作者的要求不苛刻。要求熟練的操作者就能勝任，下面依次分析：

如何保證補加工精度。在飛機制造行業，為了保證產品的孔的精度特別是重要的孔的精度，通常使用工裝夾具將產品固定，利用夾具上的襯套的定位導向作用，使用擴孔鉆和鉸刀對孔進行精加工，本補加工也使用這一方法，通常的裝夾是將部件整體固定在工裝上，再在部件接頭的兩側從工裝伸出定位件，在上面開孔安裝襯套，但實際上，這個部件很大，且外形為光滑的氣動曲面外形，難以通過它對整個部件進行精確定位，而且工裝夾具的設計制造裝配調試以及時間花費都是一個巨大的數字，所以做一個整體工裝不現實。當然，隨著數控加工中心的普及，將產品整體放到數控加工中心對孔進行加工也會是一個方法，但同樣涉及裝夾及找正的問題。所以經過細致考慮，將定位方式顛倒過來，因通常的方法是將部件固定在更大的工裝上，現在將順序顛倒過來，就是將小的工裝固定在產品上，使其成為一個臨時的整體，在工裝上安裝鉆孔導套，通過這樣的定位方式，部件尺寸外形的準確與否對工裝的影響只局限到工裝所在的很小范圍，而且通常這個局部就是承載被加工孔的接頭，剛度都非常好，易于夾緊固定，不會出現無法夾緊或夾緊后導致周圍產生大的變形這類問題，另外這樣工裝的體積可以做到盡可能小，重量會相應很小，不會因為工作的重量導致產品不可恢復的塑性變形，而且定位能非常準確，易于保證孔的精度，另一個好處是因為易于制造，花費少，因為工裝的體積很小，本例中的工裝體積就只有0.2×0.05×0.01m，而且可以非常簡單。

在確定了工裝的定位形式后，然后需要考慮工裝的定位方法，本補加工是要求孔中心位置不變，因為孔的周圍沒有磨損，現有孔軸線是準確的，這樣可以利用一個與孔配合良好的軸將孔的軸線導出延長到工裝上，在軸外邊安裝精確配合的導套，再將導套與工裝固定在一起，如果工裝與產品的位置固定不變，則這導套的軸線就是孔的軸線，就可以利用這個導套對孔進行補加工，進行擴孔。解決了工裝的定位方法后，就需要考慮工裝與產品具體如何連接固定，遵守的原則就是工裝不能對產品造成破壞，這可用螺栓將它們夾緊在一起，當然，如果有螺栓孔也可借用，但如何保證固定的穩定性，使它們在使用時不產生相對移動，且調試裝配簡單，不需要繁瑣細致的方法，需要仔細考慮。可以充分利用產品的結構元素，如凹槽，加強筋、孔等，在工裝上也開出相應的凸起、減輕孔或安裝螺釘，使其產生一個復雜的空間，然后用環氧樹脂灌注中間空隙，樹脂干后將夾具和部件粘成一個整體，同時灌注空間的樹脂凝固后形成的固體相當于一個結構復雜的擋塊，在外側再輔以螺栓拉緊，避免樹脂松脫，利用樹脂避免零件和夾具的相對移動。

由于工裝體積小，定位方法簡單，工裝的結構非常簡單，除了導套和軸以外都是普通公差，對材料沒有特殊要求。易于制造，時間很短，裝配時不需要特殊的設備和專業人員，對孔做補加工的結構工人就可勝任。

在實際應用時，由于采用樹脂灌注，為了不至于粘到產品和工裝，導致后期難以清理，需要對工裝和產品表面作適當的保護和防粘處理，另外環氧樹脂同固化劑混合后呈液體狀態，易于流動，有污染零件及泄漏的可能，而且干燥后容易出現空洞，使強度降低，因此需要混合一些填充劑來改善樹脂的性能，減低其流動性，使易于操作。實際使用時我們就地取材使用了直徑約5mm的干燥劑顆粒，試驗表明這種干燥劑與樹脂能充分浸潤，而且不產生反應，干燥后體積不變，強度也比較好。為了保證孔的光潔度，需要選擇合適幾何參數的刀具，實際選用斜齒6刃不均布鉸刀，圓柱型刃帶，風鉆選用大功率1100轉，鉸孔時為了得到良好的光潔度，使用航空業專用的固體潤滑劑潤滑。考慮減少加工環境對鉸孔的影響，選擇在比較安靜的時候進行補加工，避免周圍重型車輛走動引起地面震動帶動型架振動，而且要求一次結束。

優點分析：①此方法具有通用性，原理簡單，做少許改動就可適用于飛機絕大部分接頭孔的修理補加工。采用相似方法也可應用到蒙皮和框肋上的孔的復制補加工。②能充分利用周圍的固定點，而且形狀越復雜越有利于夾具的固定，可以充分利用結構上的孔、凸起、加強筋、釘帽等作為固定點，這也特別適用于飛機結構這種形狀復雜空間有限的場合。③節省人力物力財力，材料可以因地制宜，不需仔細調整。④裝配夾具本身及其零件的制造誤差和使用時因溫度變化、連接固定引起的變形誤差、制造誤差都通過膠的灌注得到補償，夾具裝配、灌膠、鉸孔可在兩天之內全部完成，環境溫度變化很小，產生誤差的可能性非常小，而且夾具連接時先用螺栓固定，中間采用膠帶隔離同時起緩沖作用，使夾具均勻受力，避免強迫裝配對接頭的損傷，灌膠后利用流體的固化對夾具均勻支撐，不會對零件產生損傷。

缺點分析：①不具有互換性，即使同型號的飛機、不同的架次其具體零件的相對位置也是不完全相同的，在一架機上裝配好的夾具不適用另一駕機，會有差別，因此夾具在每次使用時都得重新裝配灌注，避免因不同飛機的形狀差異引起夾具的定位偏差。②夾具的通用性有局限，例如夾板、襯套形式尺寸等需要依據具體結構進行改變。