飞机结构件工艺的特点

现代飞行器制造工艺学复习题简答及答案贾玉红何景武The document was prepared on January 2, 20211. 飞机产品的特点及其制造工艺的特点. 飞机产品的特点：1、零件数量大、品种多 2、外形复杂、精度要高 3、零件尺寸大、刚度小 4、材料品种多,新材料应用比例大 5、 结构不断改进,产量变化范围大制造工艺的特点：1、需采用新的保证互换性的方法-模线样板工作法； 2、 生产准备工作量大,需采用大量模具、夹具、型架等工艺装备,数字化制造技术；3、批量变化范围大,手工劳动量大,现在用柔性制造技术； 4、零件加工方法多种多样,装配劳动量比重大； 5、 生产协作能力强,推行并行工程.2. 弯曲、拉伸、拉形、拉弯、落锤成形、液压成形、喷丸成形、旋压成形及胀形等典型成形工艺的成形原理、成形极限、容易出现的问题及解决方法. 弯曲：成型原理：弯曲是将平直板材或管材等型材的毛坯或半成品、用磨具或其他的工具弯成具有一定曲率和一定角度的零件的加工成型方法.材料外层纤维受拉,内层纤维受压,中性层不变.成形极限：当万区间相对弯曲半径小到一定程度时,会是万区间外表面纤维的拉伸应变超过材料所允许的极限而出现裂纹或折断,此时的变形记先成为成形极限.相对弯曲半径r/t 达到材料即将破裂的极限是的min r问题：主要问题是回弹.解决办法：补偿法、加压法,加热校形法及拉弯法.拉伸原理：拉伸是在凸模作用下将平板毛坯变成开口空心零件的过程.凸缘切向收缩为筒壁,筒壁为传力区成形极限：当壁筒要拉断时的拉伸系数为极限拉伸系数.在筒壁将要拉断时的最小拉伸系数0/m d D容易出现的问题：凸缘起皱和筒壁拉裂.解决办法：用压边圈防止外皱.用带拉伸筋的凹模、反向拉伸法和正反向联合拉伸法防止内皱.拉形原理：拉形时板料两端在拉形机夹钳夹紧的情况下,随着拉形模的上升,板材与拉形模接触产生不均匀的双向拉伸变形,是板料与拉形模逐渐贴合的成型方法.成形极限：在拉形时,挡板料濒于出现不允许的缺陷时的拉形系数max 0/l l . 容易出现的问题：拉裂、起皱.解决办法：防止拉裂的主要方法是控制一次拉形变量；防止起皱可使夹头钳口取现金量符合模具两端对应曲面的剖面形状,在操作中正确配合夹头拉伸和台面上顶的动作.拉弯原理：拉弯是将毛料在弯曲的同时加以轴向拉力,改变毛料剖面内的应力分布情况,使之趋于均匀一致,以达到减少回弹,提高零件成形准确度的目的.成形极限：拉断常见问题：回弹量较大解决办法：先拉后弯,先弯后拉,先拉后弯再补拉.落压成型原理：利用质量很大的锤头或上模从高处落下时所产生的巨大的冲击力是,使毛料沿着成型模成形.成形极限：易出现的问题：材料起皱或破裂 解决方法：预成形；采用展开料成形；分区依次成形；采用储料过渡液压成形原理：采用液态的水或油作为传力介质,用软凸模或凹模代替刚性的凸模或凹模,使坯料在传力介质的压力作用下与凹模或凸模贴合的过程成形极限：相对弯曲半径R/t 以及成型压力P易出现的问题：材料的起皱开裂和不贴模解决方法：尽量采用新淬火料进行成形,同时尽可能采用展开料成形,以免除修边工作.喷丸成形：利用高速弹丸流撞击金属板的表面,使喷丸表面及其下层金属材料受挤压产生塑性变形而向四周延伸,表面面积扩大,从而逐步使板材发生向喷丸面凸起的弯曲变形,从而达到所需变形成形极限：对一定的喷丸设备的弹丸,采用最大覆盖率喷完成形特定材料和厚度的零件时,所获的变形量时一定的,即相应条件下的喷丸成形极限 易出现的问题：受壁板外形和结构特点限制,部分壁板难以成形 解决办法：采用预应力喷丸成形技术以提高喷丸变性能力旋压成型：借助旋压棒或旋轮、压头对随旋压模转动的板料或空心毛坯做进给运动并旋压,使其直径尺寸改变,逐渐成形为薄壁空心回转零件成形极限：工件的尺寸形状和厚度问题：表面出现沟槽 解决：在不同的胎膜上进行连续旋压胀形：在外力作用下使板料的局部材料厚度减薄而表面积增大,或将直径较小的筒形或锥形毛坯,利用由内向外膨胀的方法,使之成为直径较大或曲母线的旋转体零件 极限：胀形系数max 0D D ,max D 其中为零件变形最大处的直径；0D 为零件变形最大处的原始直径问题：毛坯拉伸破裂解决：在胀形是施加轴向推力是管坯压缩3. 什么是结构复合材料,什么是功能复合材料,复合材料在性能上有哪些特点. 结构复合材料：主要作为承力结构使用的材料,由能够承受载荷的增强体组元与能联结增强体成为整体材料同时又起传力例作用的基体组元构成的复合材料.功能复合材料：指除力学性能意外还能够提供其他物理、化学、生物等性能的复合材料.复合材料性能上的特点：1、材料具有可设计性 2、比强度高及比刚度大 3、抗疲劳性能好 4、 高温性能好5、制造工艺简单6、结构可实现功能智能化4.试说明聚合物基复合材料预成形件/树脂转移成形工艺方法RTM方法的特点与适用范围.RTM特点：整体性好,减少机械连接,近无余量加工,与手工铺放比工时少,可采用低成本的纤维/树脂体系；有效的改善了劳动强度和环境条件；可提高复合材料的设计需用应变.适用范围：适用于各种铺放形式与毛坯构型的复杂构件.5.什么是设计分离面和工艺分离面6.设计分离面：飞机的零件根据使用功能、维护修理、方便运输等方面的需要、设计人员对整架飞机的结构要划分为许多部件,这些部件之间所形成的可拆卸的分离面称为设计分离面.工艺分离面：在装配过程中,为了生产需要,将飞机结构进一步划分称为组合件和板件,这些板件、段件或组件之间一般采用不可拆卸的连接,这种为了满足工艺过程要求而划分的称为工艺分离面.7.提高装配准确度的补偿方法有哪些.1、装配时相互修配2、装配后精加工3、垫片补偿4、连接补偿件5、可调补偿件8.飞机装配基准的选择方法及误差积累特点.1、以骨架外形为基准：将骨架在型架上装配好,然后再蒙皮上施加外力,使蒙皮贴紧在骨架上并连接在一起.误差累计特点：骨架零件制造的外形误差骨架的装配误差蒙皮的厚度误差蒙皮与骨架由于贴合不紧而产生的误差装配连接的变形误差2、以蒙皮为基准：是将部分骨架零件分别装在蒙皮上,然后在型架上施加外力,使蒙皮外形贴紧在卡板上,最后将骨架连接起来.误差：装配型架卡板的外形误差蒙皮和卡板外形之间由于贴合不紧而产生误差装配连接的变形误差9.互换与协调的概念及相互关系,三种协调原则及其特点.互换：指的是独立制造的零件组合件、部件,装配时无需补充加工,就能满足产品使用要求；亦指一般互换的零件组合件、部件能与另一同样的零件组合件、部件互相代替,装配时不经任何修配,即可保证产品性能.协调：指两个相互配合的零件组合件、部件之间,其配合部位的几何形状和尺寸的相符合程度.互换是指同一种工件之间的一致性,它通过控制制造误差来达到.协调是指相配合工件之间配合尺寸、形状的一致性,它可以通过控制制造误差来达到,也可以通过修配来达到.互换的一定是协调的,协调的不一定是互换的.独立制造原则：为保证互换性所需的协调准确度,就必须对零件制造的准确度提出很高的要求.这与飞机制造的具体情况正好相反,因为在飞机制造总,对协调准确度比制造准确度要求更高；尤其是表明情况复杂的零件,技术上难度大,经济效果差.因此,独立制造原则比较适用于那些形状简单的零件,例如起落架、操纵系统等机械加工类零件.有利一面：生产过程中能够平行地制造飞机零件、组合件和部件,以及各种工艺装备.不受工艺装备制造次序的约束,可以扩大制造工作面,有利于缩短生产周期,开展广泛的协作相互联系制造原则：在尺寸专递过程中,共同环数量越多,协调准确度就越高,所以适用于制造形状复杂的零件.在制造过程中,可以将技术难度大的、制造准确度不高的环节作为尺寸传递的共同环,这样就能大大提高零件之间的协调准确度,对于结构复杂的飞机产品,采用这种原则就行协调具有特别重要的现实意义.但是,为了保证零件互换性所需的工艺装备必须依次制造,工作面受限制,使生产周期拖长,对保证厂际协作不力.相互修配原则：可以保证很高的协调准确度,但难以满足零件互换的要求,而且修配劳动量大,装配周期长,只有当其他协调原则在经济上、技术上都不合理,又不要求零件互换性时,才选用这种原则,一般在飞机的试制中应用较多,而成批生产中应用较少.10.铆接、螺接、胶接、焊接、胶焊等各种连接方法的特点.铆接：连接强度比较稳定可靠,铆接方法与工艺参数容易掌握和控制,铆接质量检验方便,故障比较容易排除,使用工具比较简单、价廉,适用于较复杂结构的连接.虽然存在一些缺点,增加了结构质量,降低了结构强度,容易引起变形,仍是飞机装配中主要的连接方式螺接：螺栓的受力形式有拉、剪、拉剪三种,应根据受力形式选用不同形式的螺栓.在飞机装配中数量不断增加.除标准螺栓,还有高锁螺栓和锥型螺栓,质量轻,体积小,耐振动,夹紧力大,耐疲劳性高,密封性好,安装简单,但结构复杂,成本高.胶接：不削弱基体材料,形成的连接缝是连续的,受力均匀,能改善板材支持情况,提高临界应力,减轻结构重量,提高结构的疲劳强度和破损安全性；胶接结构表面平滑,有良好的气动力性能；胶缝本身有良好的密封性,适用于气密舱和整体油箱等要求密封的结构；劳动量显着低于铆接,成批生产时成本也低于铆接；胶层对金属有防腐保护作用,可以绝缘,防止电化学腐蚀；使用材料范围广,金属材料之间、非金属材料之间、金属与非金属材料之间；对材料、工艺条件的环境应力极为敏感,剥离强度低,不易检查,无损检测方法不完善,环境温度有限制.焊接：生产效率高,成本低,比铆接结构质量轻,表面光滑,改善了劳动条件,疲劳强度比铆接低20%.胶焊：焊接头质量轻,静强度高,可靠性好,胶接头良好的疲劳特性和密封性,力学性能十分优良11.铆接、胶接的工艺过程.铆接：确定钉孔位置,制铆钉孔及制埋头窝,放铆钉,铆接胶接：预装配,胶接表面制备,涂胶和晾置或烘干,装配,固化,胶缝清理和密封,试验和检验12.飞机总装包括哪些内容.飞机机体各部件的对接及水平测量；安装调整发动机、燃油和滑油系统,安装和调整发动机操纵系统；液压和冷气系统的设备、附件和导管的安装、敷设和实验；起落架极其收放机构、信号系统的安装、调整和实验；飞机操纵系统的安装和调整；电器、无线电、仪表设备与电缆的安装、敷设和实验；高空救生设备的安装和实验；特种设备的安装和实验.13.什么是CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM,并简述它们之间的关系.CAD/CAE/CAPP/CAM分别是计算机辅助设计,计算机辅助工程分析,计算机辅助工艺过程设计,计算机辅助制造的英文缩写.他们是制造业信息化中数字化设计与制造技术的基础,是实现计算机辅助产品开发的主要工具.PDM是产品数据管理的缩写,是某一类软件的总称.PDM技术集成并管理与产品相关的信息、过程及人与组织,实现分布环境中的数据共享,为异构计算机环境提供了集成应用平台,从而支持CAD/CAE/CAPP/CAM系统过程的实现.14.试说明数字化预装配的三个阶段.第一阶段：一级数字样机,建立了零部件的基本形状、包容空间,并协调各工程设计组之间的空间位置安排.第二阶段：二级数字样机,已经进行了飞机结构设计和不同设计组之间界面的协调,零部件外形已经确定下来,但还未进行详细的设计.工作进展主要体现在飞机的可达性,可维护性,可靠性,人机工程以及支持装备的兼容性等进行详细设计,但尚未进行详细的装配原装设计.第三阶段：三级数字样机,是对详细设计的零部件进行完整的数字化与装配,如飞机的管道系统,空气管路,燃油管线,液压管路,角片支架,紧固件,连接孔等的制造和安装等都在三级数字样机上完成,它是数字预装配的最后阶段.15.飞机数字化装配系统涉及到哪些技术.以数字化装配技术为支撑,体现了数字化装配工艺技术,数字化柔性装配工装技术,光学检测与补偿系统,数字化钻铆技术及数字化集成控制技术等多种先进技术的集成应用.16.试说明飞机柔性装配技术的含义及其优点.含义：飞机柔性装配技术是考虑装配对象变化较快的航空产品本身特征,基于飞机产品数字化定义,通过对飞机柔性装配流程、数字化装配技术、装配工装设计、装配工艺优化、自动定位与控制技术、测量、精密钻孔、伺服控制、夹持等的综合,以实现飞机零部件快速准确的定位与装配,减少装配工装种类与数量的装配技术.优点：1、提高装配效率与装配准确度.2、提高装配工作的快速响应能力,缩短飞机装配周期.3、提高飞机装配质量、提高装配速度.4、降低飞机装配成本.5、适应多品种产品生产装配要求.。

模型飞机的构造原理与制作工艺模型飞机是一种可以飞行的小型飞机模型，是模型制作爱好者喜欢制作的一种模型。

模型飞机的构造原理和制作工艺十分重要，这不仅关系到模型飞机的飞行性能，也关系到模型制作的难易程度和成品的质量。

一、构造原理模型飞机的构造原理和真实飞机的构造原理相似，主要包括机翼、机身、尾翼、发动机等部分。

1.机翼机翼是模型飞机的主要承载构件，是模型飞机能否起飞和飞行的关键。

机翼主要由前缘、后缘、主梁和副翼组成。

前缘是机翼的前端，通常呈半圆形或锥形，可以减小阻力；后缘是机翼的后端，通常呈平直或斜面状，可以产生升力；主梁是机翼的中央支架，用于支撑机翼的重量和受力；副翼是机翼表面上的小翼，可以调整机翼的升力和飞行姿态。

2.机身机身是模型飞机的主要支撑结构，通常呈流线型，可以减小阻力。

机身主要由前部、中部和后部组成。

前部通常是放置发动机和电池的位置，中部是机身的主要支撑结构，后部是放置尾翼的位置。

3.尾翼尾翼是模型飞机的控制装置，主要包括垂直尾翼和水平尾翼。

垂直尾翼通常位于机尾顶部，可以控制左右方向；水平尾翼通常位于机尾后方，可以控制上下方向。

4.发动机发动机是模型飞机的动力装置，通常是电动机或燃油发动机。

电动机通常使用电池供电，燃油发动机通常使用汽油或航空燃料供电。

发动机的功率和转速决定了模型飞机的飞行性能。

二、制作工艺制作模型飞机的工艺通常分为设计、制造和装配三个步骤。

1.设计设计是制作模型飞机的第一步，通常需要绘制模型飞机的草图或图纸。

设计时需要考虑模型飞机的大小、重量、气动性能等因素，并根据飞机的用途和个人喜好确定机型、机翼形状、机身长度、尾翼大小等参数。

2.制造制造是制作模型飞机的主要步骤，需要选用合适的材料和工具。

常用的材料有木材、聚酯树脂、碳纤维等，常用的工具有锯子、刨子、钳子、飞机模型切割机等。

制造时需要根据草图或图纸将材料切割成需要的形状和尺寸，然后进行打孔、钻孔、粘合等工艺操作，最终制造出机翼、机身、尾翼等部件。

飞机结构特点
飞机的结构特点主要包括以下几个方面：
1. 轻量化设计：飞机的结构设计追求轻量化，以减少重量，提高燃油效率和飞行性能。

采用轻量材料如铝合金、钛合金和复合材料来替代传统的钢材，同时通过精细的设计和优化，使得飞机结构在保证强度和刚度的同时尽可能减少重量。

2. 高强度设计：飞机需要承受巨大的飞行载荷和外界环境的影响，因此其结构需要具备足够的强度和刚度。

采用结构分析和计算方法，对各个部件进行合理的尺寸和形状设计，以确保飞机在各种工况下都能够安全运行。

3. 多层次布局：飞机结构采用多层次布局，将各个部件组织成不同的层次和单元，以便于制造、维修和更换。

常见的层次包括机身、机翼、尾翼等，每个层次内部又可细分为多个单元，便于管理和维护。

4. 集成设计：现代飞机结构设计采用集成化的思路，将各个部件和系统进行整合和优化，以提高整体效能和性能。

例如，机翼结构中可以集成油箱、操纵系统等功能，减少空间占用和重量。

5. 抗腐蚀设计：由于飞机在大气环境中长时间运行，会受到氧化、湿度、盐雾等因素的影响，因此飞机结构需要具备良好的抗腐蚀性能。

采用耐腐蚀材料、防腐涂层和防腐措施等，延长飞机使用寿命。

总之，飞机的结构特点是轻量化、高强度、多层次布局、集成设计和抗腐蚀等，这些特点都是为了提高飞机的性能、安全性和可靠性。

第三章 铆接和铆接结构装配普通铆接概述一、普通铆接的概念和过程普通铆接是指常用的凸头或埋头铆钉铆接，铆接过程为：制铆钉孔－制埋头窝－放铆钉 －铆接。

见课本图。

二、普通铆接的缺点增加了结构重量；降低了强度，容易引起变形；疲劳强度低；密封性能差。

导致其它连接方法迅速发展，如胶接，点焊和胶接点焊等三、铆接的优点连接强度比较稳定；容易检查和排除故障（与胶接焊接比较）；使用工具比较简单，价廉； 适用于比较复杂的结构的连接。

四、铆接的发展1.无头铆钉干涉配合铆接技术可以提高接头的疲劳寿命，满足现代飞机的疲劳性能和密封 性要求。

2.各种形式的自动钻孔设备和铆接设备为不断提高铆接的机械化和自动化程度，提高铆接 质量提供了条件。

第一节 普通铆接工艺过程一、钻孔和锪窝1.对铆钉孔的要求1.1 铆钉孔的质量要求孔径公差 1.2 孔的椭圆度 1.3孔的垂直度 1.4孔边毛刺 1.5 孔的粗糙度1.2 不同直径的铆钉孔的加工方法d<5mm 钻孔、扩孔; d>6mm 或夹层厚度>15mm 钻孔、扩孔、铰孔。

2.影响钻孔质量的主要因素教案1.1 工件材料 1.2 钻头转速、 1.3 进刀量 1.4刀具的锋利程度2.确定铆钉孔的位置2.1 铆钉孔位置包含内容边距、排距（行距）、 孔距2.2 铆钉孔钻孔的方法1）按划线钻孔（ 钻孔的方向）2）按导孔钻孔——导孔通常是制在孔的边距较小、材料较硬或较厚的零件上，在零件制造 阶段就制出，装配定位后，钉孔按导孔钻出 。

例如蒙皮和长桁的铆钉孔，是按长桁的导孔 钻出。

3）按钻模钻孔3.锪窝3.1 埋头窝的深度要求埋头窝的深度为负差，铆后铆钉头只允许铆钉头高出蒙皮表面。

3.2 埋头窝的制作方法一般使用锪窝方法，锪窝有专用的锪窝钻。

为保证埋头窝深度公差，应采用能限制窝深的锪 窝钻套。

当蒙皮厚度<0.8mm 时采用冲窝方法。

二、制孔工具设备1.风钻以压缩空气为动力，将高压空气经导管进入机身汽缸，推动活塞做高速往复运动，打击并 回转钻杆。

现代飞机装配技术知识要点—、绪论1、飞机装配定义：根据尺寸协调原则，将飞机零件或组件按照设计和技术要求进行组合、连接形成更高一级的装配件或整机的过程。

2、飞机装配发展历程：人工装配、半自动化装配、自动化装配。

3、飞机结构特点：零件多、尺寸人、刚度小、外形复杂、精度要求高。

其装配具有与一般机械产品不同的技术和特点。

4、现代飞机装配技术发展趋势：（1）柔性化：工装和设备适合多种机型或零部件。

（2）自动化：高效自动化装配，具体体现为零部件自动化定位调姿、自动化制孔等。

（3）数字化：高精度数字量传递。

（4）集成化：工艺、工装、设备紧密集成为有机整体。

二、数字化制造1、数字化制造和传统制造的直大区别：（1）改模拟量传递为数字量传递。

（2）把串行工作模式变为并行工作模式。

2、飞机数字化特点：缩短产品研制周期，提高产品质量，降低研制成本。

2、国外飞机数字化技术发展3个历程：4、飞机数字化制造的3个内容：CAD绘图技术、CAD建模技术、MBD技术。

5、数字样机的主要内容：（1）1级数字样机：飞机产品设计从用户的需求开始。

飞机总体设计组经过对飞机的航程、所需燃油、载客量、总体性能及制造成本进行分析后，得出的数据就作为进行初步产品数字建模的依据。

建立飞机总体定义包括飞机的描述文档、三面图、外形气动布局和飞机内部轮廓图（DIP）o（2）2级数字样机：在生产设计数据集发放之前，为工程部门用来进一步进行产品开发，验证设计构型等。

已经用它对飞机结构设计和不同设计组之间的界面进行了协调，零部件外形已经确定下来，但还未进行详细设计。

在这阶段数字化预装配（DPA）的工作进展主要体现在为飞机的可维护性、可靠性、人机工程以及支持装备的兼容性等进行了尽可能的详细设计，但尚未进行详细的装配和安装设计。

工艺装备设计以及描述装配顺序的工艺计划正在进行中。

（3）3级数字样机：这阶段，对详细设计零部件进行完整的数字化预装配，诸如对飞机上的管道系统、控制电缆等制造和安装进行最后计算机描述。

飞机结构零件钛合金焊接工艺优化与性能评估飞机结构零件的焊接工艺优化与性能评估引言：钛合金是一种常用于飞机结构零件制造的材料，它具有轻质、高强度、耐腐蚀等特点，在航空工业中起到重要作用。

然而，钛合金的焊接工艺往往存在一系列问题，如焊缝质量不稳定、残余应力过高等。

因此，优化钛合金的焊接工艺，提高焊接质量和性能，对于保障飞机结构的安全和可靠性至关重要。

一、工艺优化1.选择合适的焊接方法钛合金的焊接方法通常包括惰性气体保护焊、电弧焊、激光焊等。

根据具体的应用场景和零件要求，选择合适的焊接方法至关重要。

例如，当焊接超薄钛合金零件时，激光焊是一种理想的选择，它具有焊缝小、热影响区小的优点，可以避免过热引起的变形和裂纹。

而对于较大尺寸的钛合金零件，例如飞机机身，惰性气体保护焊通常是首选，它能够提供良好的气氛保护，减少氧化物的生成。

2.优化焊接参数焊接参数的优化是提高焊接质量和性能的关键。

首先要确定合适的焊接电流、电压、焊接速度等参数，以保证焊接过程中的热输入和热输出平衡。

其次，需控制好焊接速度和预热温度，防止出现过快或过慢的情况。

此外，还需考虑钛合金的热特性和热传导性，合理设置预加热和喷水冷却等措施，以避免产生过高的残余应力和变形。

二、性能评估1.焊缝评估焊缝评估是对焊接性能的重要评价指标之一。

首先要检查焊缝的几何形状是否合理，是否存在缺陷，如焊孔、气孔、裂纹等。

其次要进行焊缝断口的金相组织分析，观察焊缝边界、晶粒大小和形状等情况。

同时还需进行焊缝的力学性能测试，包括抗拉强度、延伸率等指标，以评估焊缝的强度和塑性。

2.残余应力评估焊接过程中产生的残余应力是飞机结构零件常见的问题之一，它会对零件的稳定性和耐久性产生重要影响。

因此，需要通过合适的测试方法对焊接零件的残余应力进行评估。

常用的方法包括光弹法、X射线衍射法和电子衍射法等。

通过检测应力分布和大小，可以判断焊接零件的应力状态是否合理，是否存在应力集中和应力腐蚀等问题。