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      1 、前言

      波音公司的B747 系列產(chǎn)品， 因其龐大的載客量和載貨量而聞名于世界，其機(jī)身結(jié)構(gòu)也因此比其他機(jī)型復(fù)雜的多。本文研究的B747-400 客機(jī)改貨機(jī)型的口框的所有骨架結(jié)構(gòu)都是采用拼接形式，裝配完成后重量達(dá)1800Kg，而和它外形尺寸、構(gòu)造相近的B767-200 型改裝口框，只有1000Kg。B747 口框所采用的緊固件數(shù)量和直徑都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他飛機(jī)結(jié)構(gòu)，特別是口框與機(jī)身對(duì)接的上下部主梁加強(qiáng)條帶上，使用的是1/2″、9/16″直徑的高鎖螺栓。

      2、 現(xiàn)狀

     目前，該口框的裝配過程中，對(duì)于上下部主梁的加強(qiáng)條帶上的大號(hào)高鎖螺栓孔一直采用手工鉆制。大號(hào)高鎖螺栓孔要通過多層零件，總夾層厚度為48～61mm。操作者使用風(fēng)鉆鉆制該孔需要以下步驟：1) 按照明膠版進(jìn)行排孔。2）鉆Φ1/8″的孔。3）鉆Φ1/4″和Φ3/8″的過渡孔。4）鉆終孔。5）鉸孔。在擴(kuò)孔和鉆制終孔的過程中，頻繁出現(xiàn)卡鉆的現(xiàn)象，操作者不得不進(jìn)行多次退刀和進(jìn)刀， 導(dǎo)致孔徑接近孔的上限值，個(gè)別孔甚至超差0.01mm～0.03mm。

     3 、新工具的研究

     為提高高鎖螺栓孔的鉆制質(zhì)量、同時(shí)降低勞動(dòng)強(qiáng)度，該孔的鉆制準(zhǔn)備采用新工具來完成。相關(guān)人員對(duì)當(dāng)前航空產(chǎn)品的裝配工具進(jìn)行調(diào)查、研究，提出3 種可選方案。

     方案1：采用自動(dòng)進(jìn)給鉆。優(yōu)點(diǎn)：鉆孔精度高、操作者勞動(dòng)強(qiáng)度低。缺點(diǎn)：工具購(gòu)買成本高，同時(shí)需要制作專用的鉆模板以保證孔位準(zhǔn)確度和精度，成本較大。

     方案2：采用吸盤和風(fēng)鉆組合。優(yōu)點(diǎn)：可以保證孔的垂直度，同時(shí)解放操作者使用垂直鉆孔器的一只手，雙手鉆孔。缺點(diǎn)：吸盤價(jià)格較貴。經(jīng)調(diào)查：其他飛機(jī)裝配公司試用幾次，但因價(jià)格而未完成最終采購(gòu)、勞動(dòng)強(qiáng)度未降低、孔徑尺寸得不到保證。

     方案3：采用磁力座鉆。優(yōu)點(diǎn)：可以保證孔徑精度和垂直度、勞動(dòng)強(qiáng)度低、成本低。缺點(diǎn)：需要制作簡(jiǎn)易工裝，消除飛機(jī)蒙皮為鋁結(jié)構(gòu)不能吸附的因素、鉆床笨重，操作不方便，需要手工對(duì)刀。針對(duì)以上三種改進(jìn)方案和目前采用的鉆制方法在成本、效率、孔質(zhì)量、勞動(dòng)強(qiáng)度和整個(gè)改進(jìn)過程的可操作性進(jìn)行比較，對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行量化分析，見圖1。

 
     結(jié)合以上的分析，最終決定采用方案3：選用磁力座鉆。該方案即可提高孔質(zhì)量、降低操作者勞動(dòng)強(qiáng)度、提高效率，成本可接受，也方便操作。

     4 、新工具的應(yīng)用

     4．1 選購(gòu)

     磁力座鉆磁座鉆（magnetic drill）又稱為磁力鉆等， 屬于手動(dòng)電鉆的一種，跟普通手動(dòng)電鉆相比磁座鉆具有，精度高，垂直度好，安全性高，沒有反作用力的優(yōu)點(diǎn)。主要用于鋼鐵金屬結(jié)構(gòu)件鉆孔，如不銹鋼，鋼板，H 型鋼，角鋼等型材上鉆孔。適合于大型結(jié)構(gòu)件，需要鉆大孔的工件，是造船業(yè)、橋梁工程、采油平臺(tái)、電廠維修、電力公司施工、鐵路建筑等領(lǐng)域必不可少的專用設(shè)備。目前，航空企業(yè)中的工裝制造、維修廠已普遍采用磁座鉆。磁座鉆應(yīng)用在飛機(jī)結(jié)構(gòu)上鉆孔的局限性： 動(dòng)力為電動(dòng)，給裝配工作帶來安全隱患。飛機(jī)結(jié)構(gòu)為鋁合金為主，需增加輔助裝備才能達(dá)到吸附的目的，因此磁力座鉆在飛機(jī)裝配中并未得到廣泛應(yīng)用。為加強(qiáng)磁座鉆的可操作性，簡(jiǎn)化對(duì)孔過程，選購(gòu)一種通電后仍可對(duì)磁座鉆進(jìn)行微小調(diào)整的型號(hào)。選定德國(guó)銳科（RUKO）的RS30e。該磁座鉆的技術(shù)參數(shù)如下：磁性?shī)A持力：20800N、功率：1840W、轉(zhuǎn)速：60-470r/m（可任意調(diào)節(jié)）、重量：21.5kg、鉆孔能力（普通麻花鉆）：Φ16mm、通電后微調(diào)范圍：旋轉(zhuǎn)±20°，前后±7.5mm。

     4．2 鉆孔試驗(yàn)

     為保證孔質(zhì)量和確定鉆孔次數(shù)， 使用兩層總厚度為52mm的鋁板進(jìn)行鉆孔試驗(yàn)。鉆孔過程分兩種：a：手工鉆制Φ3.2 的導(dǎo)孔直接擴(kuò)孔至終孔尺寸后鉸孔；b： 手工鉆制Φ3.2 的導(dǎo)孔－擴(kuò)孔至Φ6.4 的中間孔－擴(kuò)至終孔－鉸孔。檢驗(yàn)員目視檢查孔壁質(zhì)量，無法區(qū)別是哪種方式鉆制的終孔，其孔壁質(zhì)量都可達(dá)到圖紙和規(guī)范要求。測(cè)量?jī)山M的孔徑也沒有明顯區(qū)別，其孔徑大都分布在孔徑公差帶的中間位置。根據(jù)此次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)， 使用磁座鉆來鉆制Φ9/16"和Φ1/2"的高鎖螺栓孔，完全可以滿足工程圖紙要求。

     5 、效果驗(yàn)證

     在飛機(jī)口框上鉆制前5 個(gè)高鎖螺栓孔的過程中，檢驗(yàn)員對(duì)孔壁質(zhì)量和孔徑進(jìn)行逐一檢查和測(cè)量，其結(jié)果完全符合規(guī)范要求。所有孔完成后，檢驗(yàn)員使用通－止規(guī)對(duì)170 個(gè)孔的直徑和垂直度進(jìn)行檢查以及目視檢查孔壁質(zhì)量，所有孔徑和孔壁質(zhì)量均滿足要求。由上兩表可以看出，鉆孔時(shí)間并沒有明顯降低，但使用磁座鉆以后，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度得到大大降低，因此也避免了因過度勞累導(dǎo)致的孔徑超差現(xiàn)象。同時(shí)，孔徑范圍和孔壁質(zhì)量得到很好的控制。

      6 、結(jié)語

      通過本文的研究和應(yīng)用分析發(fā)現(xiàn)，在其他行業(yè)已普遍采用的磁力座鉆， 使用合適的輔助和支撐設(shè)備解決磁力和重量的局限性，就可應(yīng)用到飛機(jī)裝配過程中，發(fā)揮其穩(wěn)定、功率大等優(yōu)點(diǎn)。