某型飛機起落架艙門裝配工藝性設(shè)計優(yōu)化

1、某型飛機起落架艙門裝配工藝性設(shè)計優(yōu)化柳世華楊貴強劉朝妮【關(guān)鍵詞】起落架;艙門;裝配;工藝性飛機設(shè)計是綜合多個方面后選取最優(yōu)組合的結(jié)果。進(jìn)行飛機零部件設(shè)計時未必能夠兼顧所有設(shè)計目標(biāo)，但是最終的設(shè)計結(jié)果應(yīng)該是綜合考量后最易接受的。飛機零部件的設(shè)計，直接影響飛機零部件的制造成本、裝配成本、維護(hù)成本以及飛機運營成本。好的設(shè)計可以降低飛機零件的制造難度、飛機部件的裝配難度、飛機零部件的維護(hù)難度以及零部件的重量以降低飛機的運營成本。本文將以某型飛機起落架艙門為例，對其進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化。飛機起落架艙門大概可分為三種結(jié)構(gòu)形式，分別是鈑金結(jié)構(gòu)形式、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)形式和金屬整體機加形式。結(jié)構(gòu)形式的確定受重量指標(biāo)、生產(chǎn)技

2、術(shù)水平、布置空間、強度要求以及生產(chǎn)維護(hù)成本等因素限制1。本文以金屬整體機加結(jié)構(gòu)形式的起落架艙門設(shè)計為例，給出設(shè)計優(yōu)化方案，以提高裝配工藝性、降低裝配成本。一、艙門結(jié)構(gòu)簡介某型飛機的主起落架艙門由三部分組成。分別是上艙門、中艙門和下艙門。主起落架中艙門固定在主起落架外筒上。下艙門帶有兩根短搖臂和一根長搖臂，通過搖臂上的球軸承與中艙門連接。同時，長搖臂的端部通過連桿與主起落架側(cè)撐桿連接，以實現(xiàn)與主起落架的聯(lián)動。當(dāng)起落架收起時，艙門隨起落架聯(lián)動一起收起，并覆蓋主起落架艙2。主起落架下艙門主要由三部分組成（見圖1）。分別是艙門本體、搖臂以及調(diào)整墊片。裝配后3個搖臂的轉(zhuǎn)軸孔同軸。為實現(xiàn)3個搖臂的轉(zhuǎn)軸孔同

3、軸，可以調(diào)整打磨3 個調(diào)整墊片。主起落架下艙門的分解圖如圖2 所示：二、原設(shè)計方案（一）裝配難點主起落架下艙門零件完成生產(chǎn)制造后，被運至部裝車間，由部裝車間完成零件組裝。為保證在艙門本體上3 個搖臂軸的承安裝孔同軸，需要反復(fù)調(diào)整打磨3 個搖臂的調(diào)整墊片。由于裝配后3 個調(diào)整墊片完全被夾持在搖臂和艙門本體之間，調(diào)整墊片需要打磨的區(qū)域和打磨量難以確定，需要施工人員反復(fù)嘗試，耗費大量工時。并且待連接螺栓的螺母擰緊之后，由于調(diào)整墊片打磨不是均勻的，在應(yīng)力的作用下可以輕易破壞已經(jīng)調(diào)整好的安裝孔位置，難以保證3 個搖臂的軸承安裝孔同軸。按照這個設(shè)計方案，完成一扇下艙門的裝配需要2 至3天的時間，平均耗費約

4、20個工時。因此，主起落架下艙門的裝配方式有優(yōu)化的需要。三、裝配工藝性設(shè)計優(yōu)化方案（一）優(yōu)化裝配接口裝配接口的優(yōu)化包含兩個部位：1、將調(diào)整墊片位置由封閉區(qū)改為開放區(qū)。目前搖臂與艙門本體的對接接口處于半封閉區(qū)域，測量工具難以到達(dá)調(diào)整墊片的位置;也難以直接觀察調(diào)整墊片的貼合情況。如果將調(diào)整墊片位置由封閉區(qū)域改為放置在開放區(qū)，則便于觀察和測量調(diào)整墊片的調(diào)整需求，能準(zhǔn)確控制墊片的修銼量，從而降低了裝配難度。2、將裝配接口由曲面改為平面。目前調(diào)整墊片為曲面，對調(diào)整墊片進(jìn)行調(diào)整厚度時，需要兼顧零件的外形，難以操作。如果將裝配接口由曲面接口改為平面接口，調(diào)整墊片相應(yīng)由曲面調(diào)整墊片改為平面調(diào)整墊片，則對平面調(diào)

5、整墊片的調(diào)整修銼比曲面調(diào)整墊片簡單易行，從而降低了裝配難度。優(yōu)化方案可以很好地解決原方案裝配時的困難，同時可以降低零件制造難度，對重量、強度等基本無影響，方案可行3。更改方案示意如圖3 所示：（二）優(yōu)化為整體機加在進(jìn)行機械設(shè)計時，組裝式的方案常常是妥協(xié)后的產(chǎn)物，是受制造能力、裝配空間、原材料尺寸等限制的結(jié)果。采用組裝式的方案會帶來更大的重量、更多的零件及連接件數(shù)量，以及需要更多的安裝空間，但這些會增加更多的產(chǎn)品成本。如果將原來主起落架下艙門的組合式方案優(yōu)化為整體機加的方案，可以解決其在裝配過程中的絕大部分問題，整體機加方案如圖4 所示。該方案可以很好地解決原方案裝配難度大的問題，同時減少了零件

6、數(shù)量，節(jié)約了裝配工時，并且有顯著的減重效果4。（三）方案對比評估現(xiàn)對上述兩種優(yōu)化方案進(jìn)行評估。主起落架下艙門共有3 個搖臂。兩側(cè)搖臂較短，對原材料尺寸要求增加不大，并且目前生產(chǎn)能力可以實現(xiàn)整體機械加工，可以選取整體機加方案，即選取4.2的方案。中間驅(qū)動搖臂尺寸較大，如果采用整體架機方案，零件原材料尺寸需要增加約30%，材料利用率降低約30%，增加了材料成本。因此從成本考慮不適合選取整體機加方案，可選取4.1 方案5。綜上，某型飛機主起落架下艙門優(yōu)化前后方案如圖5所示：四、結(jié)束語某型飛機下艙門的裝配工藝性設(shè)計優(yōu)化，能極大降低該部件的裝配難度、提高了裝配工藝性，降低了生產(chǎn)成本。經(jīng)評估和試制，優(yōu)化后完成艙門裝配耗時約4小時，是原