某型机方向舵装配夹具的设计

摘 要：方向舵位机垂直尾翼后部，是垂直尾翼中可操纵的翼面部分，其作用是对飞机进行偏航操纵。此型机方向舵是采用全复合材料结构。它的装配夹具定位方式的设计直接决定了飞机前飞时方向性是否可靠。其中保证三个悬挂肋机加角盒的同轴度尤为重要，这就依靠工装的精度保证，此工装在现场使用过程中满足了装配要求，可以顺利实现装配。

关键词：方向舵；卧式；定位；精度；

中图分类号：V216 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-12-00-01

一、设计方案的确定

（一）方向舵装配夹具的功用

方向舵装配夹具在常温下进行胶接、铆接产品，包括如下零组件：整体共固化盒段、根肋、前缘肋（12个）、悬挂肋机加角盒（3个）、右侧蒙皮、前缘蒙皮、翼尖罩、防撞灯支架、调整片以及扭力管法兰盘装配，总装完成后还要在调整片及扇形件上钻制连接孔。

（二）产品在夹具中放置状态及下架方式的确定

在夹具中，产品按平卧状态放置。这种状态不仅降低整个型架工作高度、降低操作难度，有利于装配操作工作的进行，更便于精加工的进行。

根据方向舵产品装配件及型架结构的特点，产品下架采用从型架上方下架的方式。

（三）夹具设计应用软件

CATIA软件在飞机的设计和制造过程中，全面应用产品的数字建模技术就是平常所说的无图设计/制造技术。其优点：与产品设计员并行设计；在CATIA上设计和发放所有工艺装备；在CATIA上解决工艺装备的干涉问题；保证零件和工艺装备完全协调。

二、夹具设计结构的论述

夹具结构主要由框架、定位件、压紧件以及钻模等组成。框架即骨架，它是夹具的基体，用以固定和支撑定位件，压紧件等元件，保持各元件空间位置的准确度及稳定性，因此，它必须有一定的刚度。使用装配夹具时，首先需要保证所定位的工件处于正确、可靠的位置，把它们夹紧在这个位置上，这就是定位件、夹紧件必须完成的任务。定位是指工件被夹紧后所占有的位置。所以，定位与夹紧虽然作用不同，但它们是密切相关的。因此在结构上常常合为一体，成为定位夹紧件。对夹紧件的要求是加紧可靠、操作方便迅速、不损伤工件。压紧力作用的方向应保证外形或零件间贴合可靠，避免夹紧时破坏定位件的正确位置。每个产品组件由于结构与形状不同，都需要有不同的定位夹紧形式。

（一）夹具框架结构的确定

产品外廓为3223mmX1050mm，考虑到产品外廓尺寸大随之框架尺寸大，很难旋转并且立式框架不易定位产品，故选择固定卧式框架。整个框架工作高度为1048mm-1440mm ，框架底部工人操作较少，可借助座椅，最终使用较方便。

托架及支架为方钢焊接结构，再螺接在一起，外廓尺寸大，整个工装的定位件都装配在托架上。焊接结构的框架最大的特点是焊后的内应力大，为了防止内应力在一段时间后使框架产生变形，使定位件位置不准确，采用焊后热处理的方法消除内应力。

（二）整体共固化盒段的定位

整体共固化盒段为全复合材料结构，其定位件的设计是以整体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来控制盒段的Y方向，利用两个挡件定位盒段的前梁来控制盒段的X方向，利用挡件定位盒段的4#肋盒来控制盒段的Z方向。

（三）根肋、前缘肋（12个）及前缘蒙皮、右侧蒙皮的定位

每个肋盒因对各自对应的蒙皮具有支撑定位作用，它们的位置正确与否直接决定肋盒与蒙皮胶、铆接之后方向舵整体的强度，因此如何定位各肋盒的正确位置是非常重要的，其难点在于如何既保证肋盒的轴线面位置又保证肋盒能与前缘蒙皮贴合的好。

定位肋盒轴线面的方法是以挡板定位，并以压紧器压紧，其余部分的定位则是利用上下卡板用肋盒的外形定位，并利用压紧器在各个方向压紧。在设计卡板的型面时因为考虑到在胶铆接肋盒之后，还需要上前缘蒙皮及右侧蒙皮进行胶铆接，所以有两种方法可以选择：

1、利用两套卡板。可以设计两套不同型面的卡板，其中一套设计为以肋盒的外形为型面，定位好肋盒，与整体共固化盒段胶铆之后将此套卡板拆掉，更换一套以前缘蒙皮和右侧蒙皮外形为型面的卡板，再进行胶铆接。

2、利用一套卡板及垫片。直接将卡板型面设计为前缘蒙皮和右侧蒙皮的外形，在定位肋盒时利用一系列不等厚度的垫片将前缘蒙皮和右侧蒙皮的厚度补偿在卡板型面上，以此来定位肋盒外形。

两种比较而言，（1）方式中制造两套卡板材料利用较多，更换两套卡板工人操作较多，浪费人力，并且在更换卡板的过程中容易产生误差，需要重新调试检测；（2）方式既可以保证两件产品的定位，定位方式虽传统却准确，操作起来又很方便，故最终选择第二种定位方式。

（四）悬挂肋机加角盒（3个）的定位及其钻模的设计

悬挂肋机加角盒是方向舵中最重要的组件，三个机加角盒分布在盒段前梁上的三个肋盒中，它们的轴线与方向舵转轴的轴线有很严格的同轴度要求，只有保证了这个要求，才能保证方向舵的正常旋转从而调节飞机前飞时的方向。

定位三个机加角盒的方法很简单，就是利用定位挡件及定位螺栓，若想保证它们的同轴度要求，只能依靠工装的加工及装配精度保证，因此，在工装的设计中，给予了这三个定位件严格的同轴度要求。

机加角盒与肋盒之间是胶接并螺接的，为了使其协调，要在工装上增加钻制螺接位置的四个孔的钻模，首先定位好机加角盒，在常温下与肋盒胶接，之后利用钻模钻制盒段、肋盒及机加角盒的初孔，再扩钻，因为机加角盒的空间较小，所以此钻模只能从盒段一侧钻过去。

（五）其余产品组件的定位

翼尖罩、防撞灯支架、舵机支架、继电器支架、调整片以及扭力管法兰盘装配等组件的定位都是常规的定位方法，包括依靠外形定位、选择两个定位孔定位，依靠轴线和定位孔定位等等，这些定位方法简单有效，操作方便。

三、结束语

某型机方向舵装配夹具采用了以数字定义为主的协调手段，工艺装备重要元件的相对位置有关尺寸由工艺装备元件上的坐标孔确定。使用激光准直仪安装型架，数字化程度高、参与制造的零部件制造精度有关、安装精度高，满足使用要求。