飞机制造中的装配连接技术

先进的装配连接技术在航空制造领域的应用分析　

口陈先有　口崔晶　１．总参陆航部驻景德镇地区军事代表室景德镇３３３００２　２．上海飞机制造厂工艺工程部上海２００４３６　摘要：介绍了自动钻铆技术、电磁铆接技术和复合材料干涉配合连接等技术的基本原理，并简单分析了这些技术　在航空领域的应用。　关键词：自动钻铆　电磁铆接干涉配合胶接复合材料连接　中图分类号：ＴＨ１３１；Ｖ２６　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—４９９８（２ｏｏ７）１１—００５３—０３　

现代飞机制造过程中，装配连接质量直接影响飞　机结构抗疲劳性能与可靠性。传统的金属板连接方法，　如普通铆接、焊接等，由于疲劳寿命低、密封性能差、结　构重量增加和装配生产效率不高等原因，都不利于飞　机整体性能的提升。为了改善装配质量，人们不断探索　出许多新型连接方法，如自动钻铆技术、电磁铆接技　术、先进焊接技术和胶接技术等机械连接技术。目前国　外在装配连接技术上使用了激光辅助定位、计算机辅　助光学经纬仪系统进行装配对接，应用计算机辅助钻　削系统并采用机器人的装配单元，大大提高了飞机结　构抗疲劳性能，减少了操作人员数量，延长了飞机的使　用寿命。　１　先进的装配连接技术　先进的装配连接技术指的是采用先进的机械方　法、胶粘剂及热能或压力使工件及部件按要求准确定　位并结合在一起的方法。　１．１　自动钻铆技术　自动钻铆技术并不是一项新技术，其发展一直未　曾间断，目前已被国内外航空企业所广泛应用，主要包　括以下几方面内容。　１）设备的研制、开发。以不同飞机的结构为对象，　发展多种型号的数控自动钻铆系统，不仅能铆接壁板，　还可铆接各种组件，如肋、框、梁、翼面、前缘等，从而使　自动钻铆系统的工作覆盖面大幅度增加，使整个飞机　Ⅱ接工作有较大改观。　２）对各种干涉配合新型紧固件进行自动安装。通　过增加附件，可以对两件紧固件进行自动安装，如环槽　钉、高锁螺栓、锥形螺栓等，也可对无头铆钉进行干涉　配合铆接，从而提高铆接结构疲劳寿命５～６倍，对提高　飞机整体油箱的密封铆接质量有重大意义。　３）自动钻铆工艺。自动钻铆工艺是在一台设备上　收稿日期：２００７年２月　机械制造４５卷　第５１９期　一次性地连续完成夹紧、钻孔、锪窝、注胶、放铆、铣平　等工序。由于机床带有高速、高精度的钻削主轴头，一　次进给即能钻出误差在Ｏ．００５　ｍｍ以内的高精度孔，同　时埋头窝的深度也可精确控制在士０．０１　ｍｍ以内，再　加上机床由数控系统控制各轴运动，并采用精密自动　化工装夹具，使铆钉镦头高度保持一致，不受人为因素　的影响。所有这些因素均使钉杆在孔中充填质量大为　改善，从而有利于提高疲劳强度许用值。此外，由于钻　孔时铆接件处在高夹紧力下，层间不会产生毛刺和进　入切屑，可以减小疲劳载荷下发生磨蚀损伤的程度，这　些均有利于提高接头的疲劳强度。　自动钻铆技术从上世纪７Ｏ年代起就在国外普遍采　用，如波音民机的壁板机铆系统已达６Ｏ％～７５％，麦道　军机也已达１７．５％，但是真正的全自动钻铆还需要解　决工件定位和校平问题。近年来，铆接正向机器人和包　含机器人视觉系统、大型龙门式机器人、专用柔性工艺　装备、全自动钻铆机和坐标测量机组成的柔性自动化　装配系统发展。如Ｂ７６７、Ｂ７７７￣用了翼梁自动装配系　统，提高效率１４倍，降低费用９０％，降低废品率５Ｏ％。而　且由于进一步的改进使钻铆工具能够到达以前难以达　到的部位。如通过采用特制的紧固件，只在部件的单边　需要工具，克服了工具难以到达特殊部位的问题。　１．２电磁铆接技术　电磁成形是使金属在脉冲磁场中受力而变形的一　种钣金成型工艺方法。在理论研究方面，人们对放电过　程、磁场分布、毛坯在脉冲电场力作用下的变形过程都　进行了较深入的研究，取得了不少成果。电磁成形工艺　已能实现零件的成形、装配、冲裁、精压和焊接等工序。　电磁铆接是电磁成形方法的一种应用，但与一般　钣金电磁成形又不完全相同，成形过程更为复杂。电磁　铆接不是利用电磁力直接成形，而是在电磁成形设备　中增加了一个次级线圈和电磁放大器。放电时初级线　圈和次级线圈之间产生强涡流磁场，并产生强冲击力。　

论飞机装配型架特点与控制

装配型架关键特性的定义及特点

装配型架关键特性是保证飞机装配零部件间互换和谐的重要特性，同时装配型架关键特性也是关键特性的一种。专门是在装配产品样本专门少的情形下，识别和操纵装配型架的关键特性就显得格外重要。依照文献[1~4]所描述的KC的概念，作者认为装配型架关键特性是指在飞机产品装配过程中，装配型架的某些结构、外形、定位特性对被装配产品的质量阻碍最严峻的几何特性；在飞机柔性装配型架中还包括自动测控系统操纵机械随动定位机构精确定位。当装配型架关键特性处于临界值或超出临界值时必须对其进行操纵，否则会严峻阻碍产品装配质量和零部件的互换和谐，甚至产品的报废。

飞机装配型架关键特性具有一样关键特性的特点，同时结合飞机柔性装配型架与数字化测操纵系统在飞机装配中的应用，飞机装配型架关键特性还具有一些专门的特点：

1）在装配型架设计时期，依照用户需求与被装配产品特点，结合当前企业拥有的加工、制造等能力，设计产品装配型架。在设计过程中要紧涉及为保证飞机产品要紧尺寸和位置的定位器设计、保证产品外形准确度的定位面的设计等，初步把这些要紧尺寸作为关键特性进行操纵。装配型架关键特性与一样关键特性一样依照关键特性的可测量性和可操纵性沿制造树逐级向下传递，形成关键特性树，同时上级关键特性由下级关键特性保证，如图1所示（图略）为某机型壁板预装配柔性工装系统型架关键特性树。2）在装配型架安装时期，把设计时期定义的保证产品要紧尺寸和外形准确度等定位特点作为关键特性，在要紧定位结构上设置靶标点（OpticalToolingPoints，OTP），把测量靶标点的坐标与理论坐标相比较，进行实时反馈和补偿，精确安装各种定位器。3）在产品装配时期，操纵系统操纵随动定位器运动到理论位置以精确定位产品，把这类通过操纵系统操纵的随动定位器或定位机构的精确定位也作为关键特性进行操纵。 装配型架关键特性的识别与操纵

摘 要：大型飞机承担着十分重要的客运、物运等功能，因此飞机的整体性能就显得十分重要。在飞机装配阶段，尤其是对于飞机机翼来说，更应该掌握良好的装配方法。基于此，本文结合自身的理论知识和实践经验，就装配技术方面展开一定探讨，并提出了相关的注意事项，旨在能够为相关业内人士提供一定的参考。

关键词：大型机翼；飞机装配；技术

在大型飞机众多结构中，机翼具有十分重要的作用。从体型上讲，机翼本身较为巨大，因此在装配的过程中较为复杂，如果不能采取有效的方法将难以充分满足其质量要求。与一些小型飞机有所不同，在大型飞机装配实施阶段，应优先选取良好的工艺技术，现对相关技术予以详细阐述。

一、大型飞机机翼装配准备工作

在整个工艺过程中，准备阶段起到不可忽视的作用。只有做好相关的工艺准备，才能为后续各项分析提供良好的铺垫作用。在工艺准备过程中，应着重做好相关的计划，尤其是对于不同部件的装配，需要按照一定的顺序进行。在工艺分离面方面，需要结合实际情况进行合理选取，另外还应该确定工艺形式等内容。一般来说在设计阶段，相关人员已经着手分析工艺分离面，然而站在生产的角度进行考虑，还应该以此作为有效基础，将其进行十分细致的分类，这样才能不断完善平行工作面等，同时还能够降低成本。目前来说积木式较受欢迎，在试制进行的过程中，无论是机翼前后梁部位还是其壁板部位，均应该予以一次完成。批量生产进行的过程中，应力求将各道工序予以不断细化，如果需要添加单独前梁，我们只需要取出前梁卡板，然后将其安装于新工装即可，不仅节省了大量的时间，而且能够节省人工费用等。就细节方面来说，目前数控加工等相关工艺技术逐渐走向成熟，在飞机的零部件加工方面，精度也变得越来越高，所以我们应该广泛推广通过定位孔进行定位，这样工装结构就不会像之前那样复杂，而是变得更加简化。

二、飞机机翼的上下蒙皮操作

对于当今大型飞机而言，上下蒙皮往往都体形较为巨大，常含有复合材料、加强口框等，并且在造价上也不尽合理，一般会相对较为昂贵。在进行实际装配的过程中，制孔位置一定要保持正确，否则极有可能将会造成报废更换等问题。另外对紧固件方面的要求普遍较高，通常螺栓应具备相应的高抗剪特点，同时无论是孔的尺寸、角度等方面都具有十分严格的要求。在钻制方法上，不仅应该做到定位较为准确，而且应该找到较为合适的角度。另外在人为操作的过程中，需要尽量避免出现过大的偏差。以往人们经常采取手工钻制，即利用划线的方法进行钻孔，目前普遍通过钻模卡板等工具进行。一般来说无需人工移动卡板，我们就能够十分顺利的进行钻初孔的操作，然后一直延续到终孔。对于多数大型机翼来说，材料厚度普遍要较大，因此如果是通过手工的方法进行钻制，推进力应达到一定数值，如果短期内不能钻制完成，时间拖得越长的话将会造成孔径不符合规范要求，比如说内壁划伤等。因此要想利于钻孔的整体质量，需通过自动进给钻进行，最好选择复合钻头，这样就能够保证一次完成全部的操作过程。除此之外，对于钻机与钻头等工具，应注意进行提前检查，并认真做好及时的维护。

飞行器制造中的智能装配技术

在当今科技飞速发展的时代，飞行器制造领域正经历着一场深刻的变革，智能装配技术逐渐成为推动这一领域进步的关键力量。飞行器制造是一个极其复杂且高精度的过程，而智能装配技术的出现为提高生产效率、保证产品质量以及降低成本带来了前所未有的机遇。

智能装配技术是什么呢？简单来说，它是将先进的传感器技术、自动化控制技术、数据分析技术以及人工智能技术等融合在一起，应用于飞行器的装配过程中，实现装配过程的自动化、智能化和高效化。

在传统的飞行器装配过程中，往往依赖于工人的经验和手工操作，这不仅效率低下，而且容易出现人为误差，影响产品质量和性能。而智能装配技术则能够有效地解决这些问题。通过使用高精度的传感器和测量设备，可以实时获取装配过程中的各种数据，如零件的位置、姿态、受力情况等，然后将这些数据传输到控制系统中进行分析和处理。控制系统根据预设的程序和算法，自动调整装配设备的动作，确保装配的精度和质量。

例如，在飞机机翼的装配中，智能装配技术可以精确地控制钻孔的位置和深度，保证连接件的安装精度；在发动机的装配中，可以实时监测零部件的配合情况，及时发现并解决潜在的问题。

智能装配技术的核心之一是自动化装配设备。这些设备具备高度的灵活性和适应性，可以根据不同的飞行器型号和装配要求进行快速调整和切换。比如，工业机器人在飞行器装配中的应用越来越广泛。它们可以精确地完成抓取、搬运、定位、紧固等操作，而且能够在恶劣的环境下长时间工作，大大提高了装配效率和质量。

同时，智能装配技术还离不开先进的软件系统支持。装配工艺规划软件可以根据飞行器的设计图纸和装配要求，自动生成最优的装配工艺路线和操作流程。装配过程监控软件则可以实时监测装配过程中的各项参数，一旦发现异常情况，立即发出警报并采取相应的措施。

为了实现智能装配，数据的采集和处理至关重要。在飞行器制造过程中，会产生大量的数据，包括设计数据、工艺数据、质量数据等。通过对这些数据的采集、整理和分析，可以挖掘出潜在的规律和问题，为优化装配工艺、改进设计方案提供依据。例如，通过对历史装配数据的分析，可以发现某些零件容易出现装配偏差的原因，从而在后续的生产中采取针对性的措施进行预防。