飛機(jī)部件裝配容差的研究

孫堯

摘 要： 對(duì)于飛機(jī)的裝配是需要有合理的誤差，而對(duì)于飛機(jī)整體質(zhì)量，合理的裝配容差是可以提高飛機(jī)的整體性能和研發(fā)成本，同時(shí)還能提高飛機(jī)的裝配效率，對(duì)于飛機(jī)裝配工藝中，怎樣去容差設(shè)計(jì)，選擇合理的裝配方法，可以通過容差建模的方法，通過裝配尺寸鏈，進(jìn)行容差分析，從多個(gè)方面、多個(gè)角度進(jìn)行分析，對(duì)于容差建模方法也是有很多種，像尺寸容差、行位容差和配合容差，通過對(duì)分機(jī)裝配誤差的設(shè)計(jì)和控制，將整體性能提升。

關(guān)鍵詞： 容差設(shè)計(jì)；容差建模；容差分析

1.容差設(shè)計(jì)

在飛機(jī)裝配中，容差設(shè)計(jì)是非常重要的，它可以影響很多，它與飛機(jī)的設(shè)計(jì)、工藝、裝配、制造的關(guān)系如圖1.1。

圖1.1 容差設(shè)計(jì)與飛機(jī)各步驟的聯(lián)系

飛機(jī)裝配容差設(shè)計(jì)需要先理解公差、容差、裝配容差的區(qū)別，公差是指設(shè)計(jì)中允許的形狀好尺寸的范圍，容差是指幾何形狀和尺寸變動(dòng)的基準(zhǔn)，裝配容差是轉(zhuǎn)配中限定的變量。

對(duì)于飛機(jī)裝配容差設(shè)計(jì)，分為以下四種階段：

第一階段，設(shè)計(jì)者通過相關(guān)資料，設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行裝配容差設(shè)計(jì)；

第二階段，需要將上一步的設(shè)計(jì)容差進(jìn)行分解；

第三階段，根據(jù)分配后的容差，對(duì)零件進(jìn)行制造；

第四階段，根據(jù)制造后的零件，通過尺寸鏈進(jìn)行計(jì)算累計(jì)誤差，最終通過修配和返工的方法對(duì)零件進(jìn)行處理。

2.容差建模

容差建模是通過計(jì)算機(jī)對(duì)幾何形狀和尺寸進(jìn)行分析，容差建模的方法有基于B-rep的容差法和基于CSG的容差法。

基于CSG的方法是V-graph的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如圖2.1。

V-graph的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為基準(zhǔn)系統(tǒng)層、特征與屬性層、名義實(shí)體層，而容差信息是通過物體的特征在特征屬性層中進(jìn)行表示，它的圖形是通過基本圖形通過正則交、并、差形成的。

B-rep是提出了EDT模型，如圖2.2。

該數(shù)據(jù)模型是通過D和T節(jié)點(diǎn)、DRF節(jié)點(diǎn)、ED節(jié)點(diǎn)，D和T節(jié)點(diǎn)用于建立基本B-rep的連接，DRF節(jié)點(diǎn)用于建立尺寸容差定義的基準(zhǔn)，ED節(jié)點(diǎn)用于存放D和T的值。針對(duì)于以上兩種方法，又綜合出現(xiàn)了TTRS容差法，這種是基于公差信息表示的算法流程，如圖2.3。

表示的算法流程

3.容差分析

容差分析是通過計(jì)算機(jī)算法對(duì)零件誤差和裝配容差進(jìn)行分析，容差分析的方法有以下幾種：

人工計(jì)算容差分析法，它是從以前手工計(jì)算方法上提高的，這種方法是通過圖表和數(shù)學(xué)公式進(jìn)行分析。

極值容差分析法，這種方法是通過尺寸鏈組成環(huán)尺寸處于極大極小的情況下來計(jì)算尺寸鏈尺寸容差。

統(tǒng)計(jì)容差分析方法，它是將零件的加工尺寸作為隨機(jī)變量，在通過統(tǒng)計(jì)分布，通過組成環(huán)的統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)封閉環(huán)容差的統(tǒng)計(jì)分析。

結(jié)束語

現(xiàn)在飛機(jī)制造中，設(shè)計(jì)者開發(fā)了飛機(jī)部件裝配容差系統(tǒng)，通過這個(gè)系統(tǒng)可以對(duì)飛機(jī)部件和模塊裝配進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過結(jié)構(gòu)、功能的設(shè)計(jì)，裝配流程的研究，在結(jié)合一些高科技軟件，完成對(duì)飛機(jī)裝配誤差的控制和計(jì)算出容差，現(xiàn)代飛機(jī)裝配容差的設(shè)計(jì)，提出了裝配容差不同目標(biāo)的優(yōu)化方法，建立了不同裝配性能、加工成本的優(yōu)化模型，對(duì)于飛機(jī)每個(gè)部件的裝配都做到監(jiān)控，最后通過閉環(huán)的處理方法將最終目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

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