新支线飞机外翼盒段制孔工艺改进研究

飞机机翼是产生升力的主要部件，其强度直接影响飞机的安全性能，新支线飞机外翼盒段主要采用铆接连接方式，各零件之间连接紧固件数量较多，制孔工作量大，手工制孔效率低、质量不稳定且工人劳动强度很大。针对这些问题，改进制孔方法，采用定距钻、自动进给钻制孔，以提高制孔效率和制孔质量、降低工人劳动强度。 
　　一、引言 
　　ARJ21飞机是我国国家自行研制的中短程新型涡扇支线飞机，机翼外翼盒段零部件制造、装配都在中航飞机西安飞机分公司完成。随着民航需求的提升，支线飞机的订单逐步增加，所以如何缩短产品加工周期、提升产品质量显得尤为突出。 
　　随着市场对飞机安全系数、使用寿命和舒适度的要求越来越高，产品设计的要求也越来越严格。在制孔工艺上，采用传统的手工制孔方法已很难达到设计要求。为了更好地保证产品质量，提高工人操作时的舒适度，应该尝试更多的新工艺、新方法，竭尽所能让国产飞机的性能越来越好，缩短与国际水平之间的差距。 
　　二、机翼翼盒制孔现状分析 
　　总装型架上完成的工作量主要是机翼上下壁板、前梁、后梁、24个肋和部分系统零件的装配安装，翼盒结构局部示意图如图1所示。其中与机翼上下壁板连接的紧固件孔总数量多达6524个，且采用的都是手工制孔，工作量约占整个翼盒总装工作量的2/3，其中部分连接紧固件是采用凸头、埋头高锁螺栓。 
　　例如前、后梁与机翼上下壁板连接的紧固件主要是高锁螺栓HST13AP8、 HST13AP-IO及HST13AP-12。前后梁、上下壁板总长均为13m左右，制孔信息及紧固件数量如表所示。 
　　对于凸头高锁螺栓，一个孔至少要进行钻、扩和铰三次操做，孔径大的标准件要进行多次扩孔，对于埋头高锁螺栓，还要进行锪窝。由于紧固件数量多、孔径大，制孔工序复杂，且上、下壁板进行过喷丸强化，所以工人劳动强度很大，制孔周期较长。另外，手工制孔质量还受到工人的技术、经验、身体和精神状况等的影响。由于制孔超差而造成的拒收数量在全年的拒收数量中很大的比重。因此，亟需寻找提高外翼盒段制孔质量的方法。 
　　定距钻和自动进给钻技术比较成熟，制孔精度高、制孔效率高且质量稳定。定距钻集钻、扩、铰和锪窝于一体，在紧固件数量较多的部位采用定距钻制孔有很大优势。自动进给钻在制夹层厚、孔径大的紧固件孔时优势比较明显，针对不同零、部件的特性采用不同制孔方式。 
　　三、外翼盒段制孔质量超差原因分析 
　　根据机翼翼盒紧固件数量多，孔径大，制孔工序复杂等特点，深入分析目前的紧固件制孔流程和产品拒收情况，从人、机、料、法、环和测（“5MIE”法）六个方面梳理出工作流程中可能对翼盒制孔质量产生影响的因素，具体如图2所示。 
　　四、外翼盒段制孔质量改进研究 
　　1.改进外翼盒段的制孔质量 
　　针对“5MIE”法分析出的原因，进行深入研究后，制定出以下几个改进方向。 
　　加强操作人员理论知识培训，定期组织技能考试，强化技术水平。 
　　改进制孔方案，将前后梁与上下壁板紧固件制孔方法改进为定距钻制孔。将主起支撑接头、1肋缘条与上下壁板制孔方法改进为自动进给钻制孔。 
　　不同孔径对应工具上的衬套外径及钻模板上的钻模孔径不同。以定距钻举例，每一种孔径对应的钻模孔、衬套外径都是唯一的，如10#钉对应工具的衬套就无法插入8#钉的钻模孔，可以有效的防止制错孔径，示意图如图3所示。 
　　翼盒总装型架气源总管从压空管道上接出，埋地敷设到型架附近，所有硬管的对接均采用焊接。再分若干个支管沿型架立柱敷设，支管上设置若干个快卸接头，风带与硬管上快卸接头连接，配合紧密，基本没有漏气现象再发生。 
　　与设计人员沟通完善技术文件，并采用样钉来确定锪窝窝径。