1 、前言
波音公司的B747 系列產品， 因其龐大的載客量和載貨量而聞名于世界，其機身結構也因此比其他機型復雜的多。本文研究的B747-400 客機改貨機型的口框的所有骨架結構都是采用拼接形式，裝配完成后重量達1800Kg，而和它外形尺寸、構造相近的B767-200 型改裝口框，只有1000Kg。B747 口框所采用的緊固件數量和直徑都遠遠大于其他飛機結構，特別是口框與機身對接的上下部主梁加強條帶上，使用的是1/2″、9/16″直徑的高鎖螺栓。
2、 現狀
目前，該口框的裝配過程中，對于上下部主梁的加強條帶上的大號高鎖螺栓孔一直采用手工鉆制。大號高鎖螺栓孔要通過多層零件，總夾層厚度為48～61mm。操作者使用風鉆鉆制該孔需要以下步驟：1) 按照明膠版進行排孔。2）鉆Φ1/8″的孔。3）鉆Φ1/4″和Φ3/8″的過渡孔。4）鉆終孔。5）鉸孔。在擴孔和鉆制終孔的過程中，頻繁出現卡鉆的現象，操作者不得不進行多次退刀和進刀， 導致孔徑接近孔的上限值，個別孔甚至超差0.01mm～0.03mm。
3 、新工具的研究
為提高高鎖螺栓孔的鉆制質量、同時降低勞動強度，該孔的鉆制準備采用新工具來完成。相關人員對當前航空產品的裝配工具進行調查、研究，提出3 種可選方案。
方案1：采用自動進給鉆。優點：鉆孔精度高、操作者勞動強度低。缺點：工具購買成本高，同時需要制作專用的鉆模板以保證孔位準確度和精度，成本較大。
方案2：采用吸盤和風鉆組合。優點：可以保證孔的垂直度，同時解放操作者使用垂直鉆孔器的一只手，雙手鉆孔。缺點：吸盤價格較貴。經調查：其他飛機裝配公司試用幾次，但因價格而未完成最終采購、勞動強度未降低、孔徑尺寸得不到保證。
方案3：采用磁力座鉆。優點：可以保證孔徑精度和垂直度、勞動強度低、成本低。缺點：需要制作簡易工裝，消除飛機蒙皮為鋁結構不能吸附的因素、鉆床笨重，操作不方便，需要手工對刀。針對以上三種改進方案和目前采用的鉆制方法在成本、效率、孔質量、勞動強度和整個改進過程的可操作性進行比較，對其優缺點進行量化分析，見圖1。
結合以上的分析，最終決定采用方案3：選用磁力座鉆。該方案即可提高孔質量、降低操作者勞動強度、提高效率，成本可接受，也方便操作。
4 、新工具的應用
4．1 選購
磁力座鉆磁座鉆（magnetic drill）又稱為磁力鉆等， 屬于手動電鉆的一種，跟普通手動電鉆相比磁座鉆具有，精度高，垂直度好，安全性高，沒有反作用力的優點。主要用于鋼鐵金屬結構件鉆孔，如不銹鋼，鋼板，H 型鋼，角鋼等型材上鉆孔。適合于大型結構件，需要鉆大孔的工件，是造船業、橋梁工程、采油平臺、電廠維修、電力公司施工、鐵路建筑等領域必不可少的專用設備。目前，航空企業中的工裝制造、維修廠已普遍采用磁座鉆。磁座鉆應用在飛機結構上鉆孔的局限性： 動力為電動，給裝配工作帶來安全隱患。飛機結構為鋁合金為主，需增加輔助裝備才能達到吸附的目的，因此磁力座鉆在飛機裝配中并未得到廣泛應用。為加強磁座鉆的可操作性，簡化對孔過程，選購一種通電后仍可對磁座鉆進行微小調整的型號。選定德國銳科（RUKO）的RS30e。該磁座鉆的技術參數如下：磁性夾持力：20800N、功率：1840W、轉速：60-470r/m（可任意調節）、重量：21.5kg、鉆孔能力（普通麻花鉆）：Φ16mm、通電后微調范圍：旋轉±20°，前后±7.5mm。
4．2 鉆孔試驗
為保證孔質量和確定鉆孔次數， 使用兩層總厚度為52mm的鋁板進行鉆孔試驗。鉆孔過程分兩種：a：手工鉆制Φ3.2 的導孔直接擴孔至終孔尺寸后鉸孔；b： 手工鉆制Φ3.2 的導孔－擴孔至Φ6.4 的中間孔－擴至終孔－鉸孔。檢驗員目視檢查孔壁質量，無法區別是哪種方式鉆制的終孔，其孔壁質量都可達到圖紙和規范要求。測量兩組的孔徑也沒有明顯區別，其孔徑大都分布在孔徑公差帶的中間位置。根據此次試驗的數據， 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 、效果驗證
在飛機口框上鉆制前5 個高鎖螺栓孔的過程中，檢驗員對孔壁質量和孔徑進行逐一檢查和測量，其結果完全符合規范要求。所有孔完成后，檢驗員使用通－止規對170 個孔的直徑和垂直度進行檢查以及目視檢查孔壁質量，所有孔徑和孔壁質量均滿足要求。由上兩表可以看出，鉆孔時間并沒有明顯降低，但使用磁座鉆以后，工人的勞動強度得到大大降低，因此也避免了因過度勞累導致的孔徑超差現象。同時，孔徑范圍和孔壁質量得到很好的控制。
6 、結語
通過本文的研究和應用分析發現，在其他行業已普遍采用的磁力座鉆， 使用合適的輔助和支撐設備解決磁力和重量的局限性，就可應用到飛機裝配過程中，發揮其穩定、功率大等優點。
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