弱刚性结构钣金框偏移的修复方法研究

弱刚性结构钣金框偏移的修复方法研究

葛晓东

中航西安飞机工业集团有限公司   陕西西安   710089

【摘要】在产品装配过程中往往存在多种类型的产品质量缺陷，其中钣金框定位不准确造成的框轴线偏移是产品装配中的常见质量问题。尤其是弱刚性的产品结构，在装配过程中产品精确定位的难度显著提高，工艺稳定性较差，同时产生质量缺陷后产品的修复也存在较大的技术挑战。本论文主要针对弱刚性产品结构钣金框偏移后的修复方法进行研究，基于实际问题，探索了一种可行的修复方案。【关键词】修复  框偏移  弱刚性 缺陷。

产品修复是产品生产制造过程中的关键问题，尤其是产品在其他站位或外场状态下的质量缺陷修复，面临不同产品状态、安装环境等多种问题，给产品的低成本快速修复提出的较高的要求。

产品重量是产品设计过程中的重要指标要求，直接影响了产品的使用性能及使用经济性。为提升产品设计指标，降低重量，产品零件普遍以钣金构件为主，零件厚度薄，刚性差，直接导致产品为弱刚性的整体结构。产品结构由前段、中段及后段组成，除部分严重受载区采用机加框缘外，产品各段环向框缘均采用薄壁钣金框缘，框腹板面位置精度要求为土1mm，钣金框缘结构通过剪切角片与蒙皮连接。钣金框缘及剪切角片厚度薄，产品整体为弱刚性结构，关联结构多。

在产品装配时，由于钣金框刚性差，产品精确定位难度增加，工艺稳定性降低，导致部分钣金框缘产生较大装配误差，经测量，钣金框在航向位置最大偏移为9mm，经设计评估，需对原有钣金框缘进行拆除并重新安装新框缘。

由于目前产品已在外场阶段，框缘已无法通过现有工装进行精确快速定位，同时将现有框缘拆除后，产品由于缺少支撑，将产生较大变形，在现有状态下将偏移钣金框缘准确修复是关键问题。目前，公司内部尚无针对弱刚性结构产品钣金框缘偏移的低成本、快速、精确的修复方法，为满足装配修复需要，急需一种准确、可靠的修复工艺方法。

通过对产品的结构特点及工艺目标分析，钣金框偏移修复主要存在以下难点：

（1）偏移框缘修复前的产品保形：框缘拆除前应能对产品进行航向及纵向方向

保形，保证框缘拆除后产品不产生较大变形。

（2）待修复零件的精确定位：能在外场状态下准确定位待修复的产品零件。准确定位待修复的产品零件需要能在外场状态下实现产品测量坐标系的准确建立，并能进行精确测量。

(3）待修复零件的稳定夹持：能通过简易工装，实现待修复零件的稳定夹持，保证施工稳定性。

通过对以上修复难点的分析。弱刚性产品钣金框位置偏移的修复方法，基于辅助工艺装备实现，包含修复区域保形、失效框结构分解和新框结构及其连接件安装。辅助工艺装备由定位工装、保形支撑柱、保形加强梁组成。保形支撑柱及保形加强梁用于失效框结构分解前的弱刚性产品保形，定位工装用于失效框结构分解后新框结构及其连接件安装，定位工装配合激光跟踪仪使用。

激光跟踪仪通过产品关键特征基准如翼身对接框、座椅滑轨交点孔进行测量建立产品坐标系。坐标系建立后，测量定位工装卡板在产品坐标系中位置。定位工装通过失效框航向前相邻框及失效框航向后相邻框定位孔进行定位。定位工装可通定位工装角座上的长图孔实现定位工装角座在定位工装卡板上的移动，进而通过与定位工装角座连接的定位工装拉杆调节定位工装的定位工装卡板在航向上的位置。根据激光测量定位工装卡板实际位置，微调定位工装卡板在航向上的位置，保证定位工装卡板在产品坐标系中的位置误差≤1mm。完成定位工装安装及在产品坐标系中位置调整后，通过定位工装卡板及框缘定位孔定位器进行新框缘结构及其连接件定位，在完成新框缘结构及其连接件制孔及紧固件安装后，完成弱刚性产品钣金框位置偏移的修复。其主要步骤如下：

1.产品修复前保形

1）在产品偏移框拆除前，对产品进行保形支撑，按保形加强梁上的保形加强梁连接孔位置，分解失效框结构区域及其翼展对称区域的长桁连接孔，每隔50-100mm分解一个连接孔，不允许连续分解。

2）按保形加强梁连接孔安装保形加强梁，将分解的产品连接孔通过定位销与保形加强梁连接孔连接，加强修复区域产品航向刚性。

2.失效框结构分解。

1）分解机体内部失效框结构的框缘连接件。

2）分解机体内部失效框结构的框与剪切角片连接孔。

3）分解机体内部失效框结构的剪切角片与蒙皮连接孔。

4）使用铆钉对失效框结构的剪切角片与蒙皮连接孔进行赌孔。

失效框结构的分解是产品修复的关键步骤，，要保证失效结构分解过程中不产生二次损伤，引入新的质量问题点。

3.安装定位工装

1）将定位工装上的定位工装拉杆连接角座与失效框航向前相邻框及失效框航向后相邻框定位孔连接。

2）将定位工装上的定位工装长桁定位器与相对应的长桁轴线贴合，用弓形夹夹紧，支撑定位工装保证其在产品高低方向上的稳定性。

3）激光跟踪仪通过产品关键特征基准如翼身对接框、座椅滑轨交点孔进行测量建立产品坐标系。

4）坐标系建立后，测量定位工装卡板在产品坐标系中位置。

5）定位工装可通定位工装角座上的长圆孔实现定位工装角座在定位工装卡板上的移动，进而通过与定位工装角座连接的定位工装拉杆调节定位工装卡板在航向上的位置。

6）根据激光测量定位工装卡板在产品坐标系中的实测位置，通过定位工装角座及定位工装拉杆调节定位工装的定位工装卡板在航向上的位置。保证定位工装卡板在产品坐标系中的位置误差≤1mm。

定位工装的安装实现了待安装零件在产品上的准确定位及稳定支撑，通过产品的自身特征建立空间坐标系，即保证了待安装零件的定位精度，又实现了待定位零件与产品自身关键特征的准确协调，保证了产品最终的质量要求。

4.安装新框及其连接件，

1）以定位工装的定位工装卡板为基准定位新框框缘轴线位置。

2）以框缘定位孔定位器定位新框高低及展向位置。

3）将新框与定位工装卡板用弓形夹夹紧。

4）以新框框缘轴线位置及长桁轴线位置为基准定位新框剪切角片及连接件。

5）进行新框剪切角片、连接件与新框及蒙皮的制孔。

6）分解去毛刺。

7）进行新框剪切角片、连接件与新框及蒙皮的铆接。

通过新零件的安装，对原有结构质量缺陷进行了矫正，在新结构安装前，要充分对质量风险进行分析评估，保证安装过程中不产生新的质量问题。

5.拆除保形加强梁及保形支撑柱。

1）拆除保形加强梁。

2）补铆保形加强梁与机身蒙皮间的连接孔位。

3）拆除保形支撑柱。

通过本次研究，探索并验证了一种弱刚性结构产品钣金框缘偏移的修复方法，辅助工艺装备由定位工装、保形支撑柱、保形加强梁组成。通过修复前保形、失效框缘结构分解，定位工装安装及新框安装四步实现。保形加强梁用于失效结构分解前修复区域航向的保形，保形支撑柱用于失效结构分解前对修复区域高低方向进行保形，完成产品保形后，对失效结构进行分解。定位工装配合激光跟踪仪使用，定位工装通过相邻结构的框缘定位孔进行定位，定位工装可在航向方向微调。激光跟踪仪通过产品关键特征基准如翼身对接框、座椅滑轨交点孔进行测量建立产品坐标系，测量定位工装卡板航向位置，根据测量结果对定位工装进行微调，保证定位工装卡板在产品坐标系中的位置误差≤1mm。完成定位工装安装后，进行新框及其剪切角片等连接件安装。通过本方法实施，实现了弱刚性产品钣金框缘偏移问题的低成本、快速、精确修复。