自动钻铆技术的应用和无头铆钉安装

研究论文RESEARCH据相关统计，飞机机体疲劳失效事故的70％是源于结构连接部位，其中80％的疲劳裂纹产生于连接孔处，因此连接质量极大地影响着飞机的寿命[1]。

因此根据飞机自动化制孔的特点和要求，国外著名的飞机装配设备制造厂家（如Gemcor、EI 等公司）生产了许多大型的面向飞机装配的自动化制孔和铆接设备。

国外在新一代飞机的研制上大多已经采用自动钻铆设备配柔性定位工装的装配模式，尤其是基于机器人载体的自动制孔及铆接系统[2]。

近年来，国内陆续引进了许多大型自动钻铆机，单台式自动钻铆机逐步开始应用于飞机壁板铆接中，并在局部上采用了较先进的技术，如利用激光跟踪仪或计算机辅助经纬仪技术安装型架[3-4]。

少数直升机制造厂也采用了自动钻铆技术，简化了装配型架结构，但与发达国家航空企业相比还存在较大的差距[5]。

直升机外形复杂，而且零件数量巨大，内部空间紧凑，协调关系复杂，装配和安装周期长，质量要求更加严格，所以直升机的装配技术是一项技术难度大、涉及学科领域多的综合性高技术。

目前装配工作在飞机生产自动钻铆技术在直升机机身总装中的应用研究程　涛，魏　超，肖庆东（北京航空制造工程研究所，北京100024）[摘要] 针对直升机装配行业的高质量、高效率的自动化装配需求，提出一种直升机机身总装自动钻铆系统。

对直升机机身总装自动钻铆系统的功能、结构及关键技术进行了详细说明，此项研究系统可有效缩短直升机的研制周期、降低成本和提高竞争能力。

关键词： 直升机；自动钻铆系统；数字化定位工装；圆弧导轨；末端执行器Research on Application of Automatic Drill-Riveting Technology in theHelicopter Fuselage AssemblyCHENG Tao, WEI Chao, XIAO Qingdong(A VIC Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Research Institute, Beijing 100024, China)[ABSTRACT] For the high quality and high efficiency requirement of helicopter assembly industry, automatic drill-riveting of the helicopter fuselage assembly was presented. The function, structure and key technique of the system were illustrated in detail . The automatic drill-riveting system can shorten the development cycle, reduce the cost and improve the competition ability in the helicopter assembly.Keywords: Helicopter; Automatic drill-riveting system; Digital positioning tooling; Arc guide rail; End-effector DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2017.09.084过程中是最费时费力的，长期以来一直困扰着制造业的发展，严重影响了直升机的研制周期[3]。

第一章前言1.1 前言飞机制造中铆接装配占有十分重要的地位，据估算，飞机装配劳动量约占整个飞机制造劳动量的40%～50%，其中铆接占30%。

随着对飞机性能要求的不断提高，人们愈来愈重视铆接质量，使其适应质量稳定、生产速率高、疲劳寿命长的要求。

在这样的背景下，自动钻铆技术开发成功并首先在世界著名的航空企业波音、空中客车公司中得到应用，由此迈开飞行器装配自动化的步伐，并逐渐显示出其强大技术优势，促进了飞机装配的历史性变革。

随着我国航空工业军民用飞机性能、水平等方面的不断提高，航空企业在铆接装配中也在不断地探索应用自动钻铆技术。

1.2 自动钻铆技术概述自动钻铆技术从上个世纪50年代开始起步，经历了手动、半自动化、全自动化等阶段，在其发展过程中，不断吸收了其他技术，如自动控制、传感器、计算机仿真、计算机远程控制和远程通信以及机器人等领域中的新技术和新工艺。

自动钻铆技术也因此成为一门综合多学科、多技术的专用技术，并逐渐向多任务集成、智能化、网络化方向发展。

当今世界飞机制造技术的发展趋势表明，在很长一段时间内，铆接技术仍将是飞行器结构部件最可靠的连接技术。

然而旧的铆接方法手工作业劳动强度高，铆接质量差，己不能满足现代飞机生产制造的要求。

自动钻铆技术已成为飞机制造业发展的必然趋势。

当代飞机制造技术的发展，对疲劳寿命、密封、防腐的要求越来越高，为了满足飞机对各种性能的要求，航空制造领域发展了各种先进技术，其中机械连接的干涉配合无头铆钉自动钻铆技术就是其中之一(图1-1为国外自动钻铆机)。

早期的自动钻铆技术仅限于单机的过程自动化，只能完成自动的切削加工和铆接等过程，尚不具备自动化定位的特点，可以看作是单台的加工机床。

随着现代工程技术、自动化技术、数字制造技术和人工智能技术的日益完备和发展，自动钻铆技术实现了实质性的突破，已经初步形成了自动化装配系统。

该系统的出现不仅大大提高了飞机制造的经济效益、社会效益和环境生态效益，而且对改进飞机设计方式和提高工艺技术水平也有明显的促进和推动作用，主要表现在以下几个方面：(1)通过数字化模型和智能化定位控制来完成飞行器组件的自动化装配。

数字化自动钻铆系统在飞机制造中的应用摘要：飞机装配技术面临着自动化、数字化和柔性化的发展趋势，面对日益激烈的竞争，在研制飞机自动化装配系统时需要综合考虑装配效率、系统柔性和设备成本等因素。

作为最早实现的领域，壁板自动钻铆成为飞机自动化装配最成熟、应用最广泛的领域。

随着自动化发展进程的加快，飞机制造开始大量应用自动钻铆系统，体现了飞机装配的自动化与数字化发展趋势。

现阶段，我国新型飞机的研制需要全自动钻铆系统的支撑，需要人们不断对其进行研究与分析，更好地促进航空领域的发展。

关键词：飞机制造；数字化；自动钻铆系统一、自动钻铆系统概述自动钻铆技术依据自动钻铆系统来实现，自动钻铆系统包括自动钻铆机和数控托架两部分。

自动钻铆机主要实现钻孔、注胶、铆接、铣平等功能；数控托架就是装夹零件的工装部分，可以实现五轴联动，主要实现零件铆接点定位、铆接区域法向功能。

自动钻铆技术是新一代飞机制造生产的关键，是飞机装配实现自动化的重要环节，自动钻铆是对促进中国飞机制造水平，提高国防能力具有深远的意义。

钻铆装配在飞机制造中起着重要的作用，飞机装配劳动力约占飞机制造过程的 40%-50%，零件铆接装配工作占整个制造过程的 30%，飞机的制造质量不断提高，飞机制造过程更注重零件的铆接技术研究，以提高飞机的整体质量，生产效率更高，疲劳使用寿命更长的需求。

自动钻铆技术成功地开发应用于波音、空客，由此自动钻铆技术在世界各地得到广泛的使用，并逐渐显示出其强有力的技术水平，促使了飞机装置的历史变化。

随着军民用飞机性能水平的不断提高，航空企业不断探索自动钻和铆接工艺的应用。

只有单一的过程自动化自动钻和铆接技术早，只能完成自动铣削和铆接过程，没有自动定位的特点，可以看作一台机器。

随着科学技术以及制造技术的不断发展，实现了飞机零件的自动铆接，促使了飞机自动装配技术的实现。

飞机自动装配的实现，不单极大提高了飞机产业的三大效益，对提高飞机制造设计和改进工艺技术程度也有重要推动作用。

飞机自动钻铆技术研究现状及其关键技术发布时间：2022-11-07T05:47:54.026Z 来源：《中国科技信息》2022年第13期7月作者：周华[导读] 随着计算机、信息和自动化技术的发展，数字飞机的组装技术迅速发展。

数字装配技术被周华中航飞机股份有限公司陕西西安 710089摘要：随着计算机、信息和自动化技术的发展，数字飞机的组装技术迅速发展。

数字装配技术被空客、波音等大型飞机制造商平等使用。

我国大型飞机研究项目的实施将加快数字飞机的装配。

自动钻铆技术是数字装配技术不可或缺的组成部分，可以大大提高飞机装配效率，有效保证装配质量，提高疲劳强度。

关键词：航空壁板；自动钻铆；高精度定位随着现代飞机制造技术的发展，对飞机性能、密封性和耐腐蚀性的要求越来越高。

为了满足飞机的性能要求，航天工业开发了一系列先进技术，如机械连接与自动钻铆的应用。

几十年来国外铆接装配技术的应用表明，自动自动钻铆机的效率至少是手工铆接的十倍，节省了安装成本，改善了工作条件。

最重要的是保证安装质量，大大减少人为缺陷。

自动钻铆机的使用是目前提高飞行效率的主要技术措施之一。

一、自动钻铆技术的发展现状1.设备开发。

针对不同类型的飞机设计，开发了各种数控自动钻铆系统，不仅壁板铆接，而且肋、框、梁、翼面、前缘铆接。

因此，自动钻铆系统的作用范围明显扩大，铆接整体性能得到显着提高。

2.自动安装紧固件。

添加附件后，可自动安装两件型紧固件(槽、高锁、锥形螺栓)，从而使无头铆钉铆接干涉配合。

因此，铆接结构的疲劳可以增加5至6倍，改进油箱的密封铆接至关重要。

3.自动钻铆。

整个过程是通过数字程序编程的，自动钻铆程序是一个连续的过程，用于夹紧、钻孔、锪窝、注胶、铣平。

机床配有高速旋转轴，可同时钻至0.005mm钻孔精度高，埋头窝深度精确控制在±0．0lmm范围内。

此外，机床还通过数字控制系统和自动化化工装夹具。

无论人为影响因素如何，铆钉镦头的高度都是恒定的。

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铆钉的作用：就是取代螺丝连接的一种方法，使多个零件连接在一起，既可紧固，又可使零件能转动（使用台阶铆钉）使用方法：1、可人工铆接，效率不高，适合小批量生产；2、可机器铆接，人与机器配合；生产效率高，适合大批量生产，实现半自动化作业，是人工铆接效率的5-10倍。

可大大降低生产成本，缩短生产周期。

性价比是使用螺丝成本1/4，比螺丝连接速度快3倍。

（买螺丝你必须买螺帽）其中就增加了成本；就算你用电批或是风批上螺丝，也快不过铆钉机铆接。

有用过铆钉的人都知道，能用铆钉的结构都会用因为你可以节省不必要的开支。

提高你产品的竟争力！在我们平时使用钣金机箱机柜的过程中，我们可以发现钣金机箱机柜中有很多的铆钉，那么这些铆钉又有着怎样的作用呢？其实这些铆钉是保证钣金机箱机柜连接牢固性的。

那么，在如此情境之下，我们对于其就有了一定的要求：1.可应用于高端的技术场合工业铝型材结构框架；2.可应用于震动环境的方钢框架系统；3.可应用于强大理线及设备安装的铝型材与板金结构框架系统。

铆钉性能抗剪性能铆钉在航空航天产品的结构连接中主要承受剪力，所以，在一般的铆钉标准中，都规定了铆钉的最小破坏剪力指标。

随着试验方法的改进和规范，越来越多的标准规定双剪指标。

与单剪相比，双剪试验的结果更加准确、可靠。

铆接性能铆接性是指铆接完成后铆成头的成型要求。

铆成头成型的好坏，直接影响铆接质量。

因此，在国内航空航天的铆接标准中对铆钉的铆接性都有严格要求，而一般用途的普通铆钉尚没有规定铆接性要求。

铆接性和强度是两项互相矛盾的指标，强度越高，铆接性越差。

一般情况下，铆接后铆成头的高度为0.35d-0.4d，铆成头直径在1.4d以上。

同时，对铆成头上出现的裂纹有严格要求，裂纹只允许在铆城投柱面上出现，不能贯穿至顶面，总数不超过3条，宽度与深度不超过0.07mm。

铆钉的用途和品种简介半圆头铆钉主要用于随较大横向载荷的铆接场合，应用最广。

铆钉铆接工艺的优化摘要：高速铁路接触网零部件的设计正朝着高强度、长寿命和简约化方向发展。

铰链结构以其结构受力合理、安装方便、运行维护便捷等特点，在连接类零部件结构设计中得到了推广应用，如新型套管双耳、新型组合承力索座均采用铰链结构。

铰链结构零件铰链轴铆钉采用无头铆钉铆接成形，无头铆钉的铆接方式为双向加载，具有钉杆成形均匀、连接结构的疲劳寿命高等优点，是一种理想的铰链形式。

无头铆钉的铆接成形工艺要求：铆钉与轴孔的间隙不大于1.0mm；铆接时铆钉不对轴孔产生扩张力，铆接后抱箍旋转灵活，铆钉沿轴向窜动灵活，窜动量不大于4.0mm。

基于此，本篇文章对铆钉铆接工艺的优化进行研究，以供参考。

关键词：铆钉；铆接工艺；优化；方法引言无铆钉铆接是一种基于塑性变形的板料连接方式，可替代点焊、铆钉铆接和螺纹连接等传统工艺，用于钢板、铝板乃至异质板料间的连接。

与其他工艺相比，无铆钉铆接对板料表面无特殊要求，连接过程中不需要铆钉或螺栓等额外的工具，且能耗与成本低，特别是连接可焊性较差的铝、镁合金等材料时优势更加明显。

为此，本文探究铆钉铆接工艺的优化。

1无铆钉铆接技术的基本特点无铆钉铆接技术相比于传统的铆钉技术来讲其工艺流程、耗材、轻量等方面有着绝对的优势。

在工艺流程方面，传统的有铆钉铆接工艺流程主要是由板材冲压成型，在对铆接点进行冲孔，最后用铆钉进行连接。

而无铆钉铆接技术可以由板材冲压成型后直接进行无铆钉铆接，工艺流程上比传统的有铆钉铆接工艺更短，节省相应工艺步骤的同时也可以节省生产安装过程当中的成本投入。

在原材料方面，无铆钉铆接技术在每个连接点不需要用铆钉进行连接，节省了相关工作当中的铆钉购置成本。

轻量方面，传统的有铆钉工艺当中由于每个连接点都需要用铆钉进行连接，相应的工作当中车身整体质量较大，而无铆钉铆接技术则很大程度上减少了车身的重量，其本身不需要铆钉进行连接，车身的整体质量得到有效的控制。

疲劳强度方面，这种无铆钉铆接技术主要是通过对材料进行挤压，让金属流动形成需要的形体。