管路零件检测方法以及测具设计方案研究总结

2. 前言

1.1 现状与问题

航空发动机的函道外壁和一些机匣体内有各种结构形式的管子，如图 1 所示，导管类零件与其他各种附件组成封闭的燃油、滑油、空气及调节系统。外部管子的两端一般带有接头连接各部件，由于存在管路与机匣壁面装配空间干涉问题凸出，导致管路零件加工质量、装配质量不合格，影响产品交付，同时管子接口连接处的相对位置在加工过程中难以检测，没有理论依据参考，导致装配时仍需要花费大量时间校准，且容易发生位置不准确导致的应力集中，发生漏油问题，带来极大的安全隐患。

1.2 课题解决方案

随着数控弯管工艺的推广，以及管件设计采用了坐标点标准，管件质量要求日渐提高，在目前需求量不断加大的情况下，拥有一套符合公司实际生产需求的管类零件检测方法的，并保持设计、制造、检测数据的一致性，并将管件设计、制造、检验技术衔接一起形成一套有效的新生产模式，对保证装配质量，提高生产效率非常有必要。

2.研究（攻关）内容

2.1 管路质量控制管理

随着数控弯管技术的推广，管件标注方式为空间点坐标标注，质量管控采用先放样，做出大致的标准样件对比，或者以样件制造量具模型的方式进行测量。但是由于样件与设计图实际给出的坐标值往往有较大出入，且在现场管理存在问题，样件管理不当容易造成使用过程中样件变形，导致按样件制造的测具无法使用，因此需要协调设计，保证样件尺寸与设计图纸标准的空间坐标保持一致性。

2.2 优化零件检测方式

以往航空导管类零件制造过程大都采用手工弯管、校形，使用拼装夹具测量管路走向，也有设计测具的方式来测量，而管路两端的接头主要是定位作用，对线形走向没有控制作用，因此为对两端相对位置进行准确测量，这种方法仅判断了管路走向是否满足设计要求，无法获得两端接头之间的相对位置关系，整体上类似样件对比，过分依赖操作者主观判断，评判的随意性较大，并且拼装夹具无法保证尺寸的准确性。实际上两端焊接管接头以后，容易发生变形，且焊接情况复杂，因此需要对两端的相对位置准确性进行测量。

3 加工难点分析及攻关措施

3.1 优化零件质量控制管理

数控弯管技术的推广，不仅提高了管类零件加工质量，对管路测量十分有利，以管路零件为例，经过与设计协调，管路模型对应的坐标点都以数据表格的形式给出，且管路样件的取值也是依据数据点进行，并提供了理论正确模型，数控弯管加工也以数据点为准，因此检测也可以数据点为依据，设计专用测具对管路形状进行测量。

3.2 管路检测方案

3.2.1 管路型面尺寸测量

根据设计图纸给定的坐标点以及管路模型，可以设计测具，将管路放入测具，满足使用要求，即可测量管路尺寸合格与否，图纸已给定管路的轮廓度，且管路为复杂空间，可以根据管路的空间构型，设计测具，保证测具能够放进零件即可。

3.2.2 管路两端位置测量

根据管子与发动机连接的形式，常见的接头有三种：（a）管子内锥与外球头；（b）管子外球面与内锥面；（c）管子平接头。管子可以是两端、三端、四端也可以是集束的多接头，管子两端可以是 2 个管子内锥、2 个平接头，也可能是一端管子内锥一端平接头或一端管子内锥一端外接头等多种组合形式。

本次针对锥面接头进行讨论分析，两端管子内锥的结构，管子两端扩口，中间有 4 个圆弧 5 段直线。

按功能可以认为这种管子有接头和管道两个部分，管道部分输送各类介质，在装配时一般与其他元件保持 2mm 左右的间隙，允许有一定的偏差量存在，因此采用3.2.1 所述的检查方式是可以满足要求的。接头由管子两头扩压成锥体喇叭口与发动机外壁的球接嘴配合并靠螺纹套来拧紧，是进行密封的关键。

导管装配质量不好，可能会引发漏油等质量问题，最主要影响因素有同轴度、装配间隙等。

导管间的装配间隙过小容易引起与其他机件的碰磨；卡箍装配的位置不正确，也会引起接口部分管子变形，增加了应力；如果导管接口间装配位置度不好，直接会产生应力。前两项是管道的误差引起的，后一项是首尾两端点的空间相互误差引起的，虽然端点间的误差是管道误差的另一种结果，但为降低装配困难，减小装配应力而盲目地去提高管道的成型精度是缘木求鱼，不应该是最终确定的设计指标。将管道和接头列入一个公共基准下进行检测也会增加整个管子成型的难度，产品合格率受影响。分两个要素实行检测不但能抓住重点，加快检测速度，也有利于对各种数据状态的管子可用性进行准确判断。

因此在设计测具时，应该将管路测量与管端位置测量分两个要素进行，由于采用了公共基准，这两个要素可以合成一套夹具进行设计。

综上所述，设计了管路测具，测具主要分 3 部分组成；分别为定位，管路型面测量，管端位置测量。1、定位：零件采用锥面定位，螺纹固定的方式，结合装配状态，设计测具时候也应该以锥面为定位基准，设计定位锥销，为了进一步符合装配性，锥面定位的同时，还采用了螺纹固定的方式，以保持与装配一致性。2、管路型面测量：管路型面测量主要是以管路坐标点形成的样条设计对应的测量块，对管路每段直线进行约束，本设计中采用 U 型块进行约束，并将轮廓度要求在 U 型块中体现，零件能放进 U 型块即满足尺寸要求。3、管端位置测量：管端给出位置度要求，在管路两端有 0.5 的位置度要求，一个管路孔的位置度，主要是控制管路的位置；一个为端面位置要求，主要是为了控制管路的长度，因此针对这两个测量要素，设计了两种插销，分别对这两个要素进行测量。a）、孔位测量销：孔位测量销根据孔的尺寸进行设计，在本设计中，插销尺寸根据零件内孔尺寸选择，插销本身的位置度与尺寸公差均依据零件内孔尺寸由位置度计算原理得出，已满足使用要求。b）、端面测量销：在本设计中，端面测量销根据端面理论位置进行设计，将位置公差转换到测量销测量尺寸，设计高底面，测量销落在高底面之间，即可判定零件尺寸是否合格。

4 结论

管路测量设计测具不仅能够方便现场使用，也能提高生产效率，将管路测量因素与管端测量因素分开，同时也能方便测具制造，因此，测量的关键不仅在于是否有测具，还应该明确设计与测具制造数据的一致性，在方法明确后，建立一套合理的测量方式对于管子制造、检测方法，促进数控弯管机的利用，提高弯管效率和精度十分有利。