某型機方向舵裝配夾具的設計

摘 要：方向舵位于飛機垂直尾翼后部，是垂直尾翼中可操縱的翼面部分，其作用是對飛機進行偏航操縱。此型機方向舵是采用全復合材料結構。它的裝配夾具定位方式的設計直接決定了飛機前飛時方向性是否可靠。其中保證三個懸掛肋機加角盒的同軸度尤為重要，這就依靠工裝的精度保證，此工裝在現場使用過程中滿足了裝配要求，可以順利實現裝配。

關鍵詞：方向舵；臥式；定位；精度；

中圖分類號：V216 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-12-00-01

一、設計方案的確定

（一）方向舵裝配夾具的功用

方向舵裝配夾具在常溫下進行膠接、鉚接產品，包括如下零組件：整體共固化盒段、根肋、前緣肋（12個）、懸掛肋機加角盒（3個）、右側蒙皮、前緣蒙皮、翼尖罩、防撞燈支架、調整片以及扭力管法蘭盤裝配，總裝完成后還要在調整片及扇形件上鉆制連接孔。

（二）產品在夾具中放置狀態及下架方式的確定

在夾具中，產品按平臥狀態放置。這種狀態不僅降低整個型架工作高度、降低操作難度，有利于裝配操作工作的進行，更便于精加工的進行。

根據方向舵產品裝配件及型架結構的特點，產品下架采用從型架上方下架的方式。

（三）夾具設計應用軟件

CATIA軟件在飛機的設計和制造過程中，全面應用產品的數字建模技術就是平常所說的無圖設計/制造技術。其優點：與產品設計員并行設計；在CATIA上設計和發放所有工藝裝備；在CATIA上解決工藝裝備的干涉問題；保證零件和工藝裝備完全協調。

二、夾具設計結構的論述

夾具結構主要由框架、定位件、壓緊件以及鉆模等組成。框架即骨架，它是夾具的基體，用以固定和支撐定位件，壓緊件等元件，保持各元件空間位置的準確度及穩定性，因此，它必須有一定的剛度。使用裝配夾具時，首先需要保證所定位的工件處于正確、可靠的位置，把它們夾緊在這個位置上，這就是定位件、夾緊件必須完成的任務。定位是指工件被夾緊后所占有的位置。所以，定位與夾緊雖然作用不同，但它們是密切相關的。因此在結構上常常合為一體，成為定位夾緊件。對夾緊件的要求是加緊可靠、操作方便迅速、不損傷工件。壓緊力作用的方向應保證外形或零件間貼合可靠，避免夾緊時破壞定位件的正確位置。每個產品組件由于結構與形狀不同，都需要有不同的定位夾緊形式。

（一）夾具框架結構的確定

產品外廓為3223mmX1050mm，考慮到產品外廓尺寸大隨之框架尺寸大，很難旋轉并且立式框架不易定位產品，故選擇固定臥式框架。整個框架工作高度為1048mm-1440mm ，框架底部工人操作較少，可借助座椅，最終使用較方便。

托架及支架為方鋼焊接結構，再螺接在一起，外廓尺寸大，整個工裝的定位件都裝配在托架上。焊接結構的框架最大的特點是焊后的內應力大，為了防止內應力在一段時間后使框架產生變形，使定位件位置不準確，采用焊后熱處理的方法消除內應力。

（二）整體共固化盒段的定位

整體共固化盒段為全復合材料結構，其定位件的設計是以整體共固化盒段的外形定位的，其中利用下卡板型面定位盒段的蒙皮部分來控制盒段的Y方向，利用兩個擋件定位盒段的前梁來控制盒段的X方向，利用擋件定位盒段的4#肋盒來控制盒段的Z方向。

（三）根肋、前緣肋（12個）及前緣蒙皮、右側蒙皮的定位

每個肋盒因對各自對應的蒙皮具有支撐定位作用，它們的位置正確與否直接決定肋盒與蒙皮膠、鉚接之后方向舵整體的強度，因此如何定位各肋盒的正確位置是非常重要的，其難點在于如何既保證肋盒的軸線面位置又保證肋盒能與前緣蒙皮貼合的好。

定位肋盒軸線面的方法是以擋板定位，并以壓緊器壓緊，其余部分的定位則是利用上下卡板用肋盒的外形定位，并利用壓緊器在各個方向壓緊。在設計卡板的型面時因為考慮到在膠鉚接肋盒之后，還需要上前緣蒙皮及右側蒙皮進行膠鉚接，所以有兩種方法可以選擇：

1、利用兩套卡板。可以設計兩套不同型面的卡板，其中一套設計為以肋盒的外形為型面，定位好肋盒，與整體共固化盒段膠鉚之后將此套卡板拆掉，更換一套以前緣蒙皮和右側蒙皮外形為型面的卡板，再進行膠鉚接。

2、利用一套卡板及墊片。直接將卡板型面設計為前緣蒙皮和右側蒙皮的外形，在定位肋盒時利用一系列不等厚度的墊片將前緣蒙皮和右側蒙皮的厚度補償在卡板型面上，以此來定位肋盒外形。

兩種比較而言，（1）方式中制造兩套卡板材料利用較多，更換兩套卡板工人操作較多，浪費人力，并且在更換卡板的過程中容易產生誤差，需要重新調試檢測；（2）方式既可以保證兩件產品的定位，定位方式雖傳統卻準確，操作起來又很方便，故最終選擇第二種定位方式。

（四）懸掛肋機加角盒（3個）的定位及其鉆模的設計

懸掛肋機加角盒是方向舵中最重要的組件，三個機加角盒分布在盒段前梁上的三個肋盒中，它們的軸線與方向舵轉軸的軸線有很嚴格的同軸度要求，只有保證了這個要求，才能保證方向舵的正常旋轉從而調節飛機前飛時的方向。

定位三個機加角盒的方法很簡單，就是利用定位擋件及定位螺栓，若想保證它們的同軸度要求，只能依靠工裝的加工及裝配精度保證，因此，在工裝的設計中，給予了這三個定位件嚴格的同軸度要求。

機加角盒與肋盒之間是膠接并螺接的，為了使其協調，要在工裝上增加鉆制螺接位置的四個孔的鉆模，首先定位好機加角盒，在常溫下與肋盒膠接，之后利用鉆模鉆制盒段、肋盒及機加角盒的初孔，再擴鉆，因為機加角盒的空間較小，所以此鉆模只能從盒段一側鉆過去。

（五）其余產品組件的定位

翼尖罩、防撞燈支架、舵機支架、繼電器支架、調整片以及扭力管法蘭盤裝配等組件的定位都是常規的定位方法，包括依靠外形定位、選擇兩個定位孔定位，依靠軸線和定位孔定位等等，這些定位方法簡單有效，操作方便。

三、結束語

某型機方向舵裝配夾具采用了以數字定義為主的協調手段，工藝裝備重要元件的相對位置有關尺寸由工藝裝備元件上的坐標孔確定。使用激光準直儀安裝型架，數字化程度高、參與制造的零部件制造精度有關、安裝精度高，滿足使用要求。