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飞机装配中自动制孔技术的应用与研究发布时间：2023-03-21T02:00:40.132Z 来源：《工程管理前沿》2023年1月1期作者：侯海龙[导读] 随着现代航空技术的发展与进步，用户对于飞机的安全性、舒适性、实用性等要求越来越高，如何高质量、高效率的准时性交付就成为了国内航空制造企业的核心竞争力。
与传统手工制孔工艺相比，自动制孔技术在飞机装配中的广泛应用已成必然趋势。
侯海龙（中航西安飞机工业集团股份有限公司，西安，710089）【摘要】随着现代航空技术的发展与进步，用户对于飞机的安全性、舒适性、实用性等要求越来越高，如何高质量、高效率的准时性交付就成为了国内航空制造企业的核心竞争力。
与传统手工制孔工艺相比，自动制孔技术在飞机装配中的广泛应用已成必然趋势。
为提高制孔工作效率和质量，本文重点介绍了半自动制孔和自动制孔技术众多高新科技与飞机制造行业的深度融合。
关键词：随着航空产品更新换代加速和对性能要求不断提升，飞机制造业对飞机装配技术提出了高质量、高效率、低成本的生产要求。
在航空产品的制造、装配过程中，机械连接是目前应用最广泛的连接方式[1]。
制孔质量的好坏则直接影响产品机械连接性能与服役寿命。
自动制孔技术是工艺机械化、自动化的需要，也是飞机自身性能提升的需要。
飞机自动钻铆技术是当今世界飞机自动化装配的先进技术之一，具有钻孔、铆接质量好，生产效率高，劳动条件好，操作者容易掌握等特点。
由于近年来机器人技术的迅猛发展，加之其投资降低、自动化程度高、工作性能稳定、可达性好等优势，在航空制造过程中正得到越来越多的应用。
以波音787、A340、A380、F-22、F-35等为代表的新型飞机，在其制造过程中大量采用机器人进行自动化装配及性能的检测与测试工作，从而极大地提高了飞机的生产效率和质量可靠性。
据国外统计资料表明，采用机器人对飞机部件进行钻孔加工，单台机器人每年可完成100万个紧固件的高质量制孔。
浅析大型飞机数字化装配技术作者：孙建来源：《中国科技博览》2016年第17期[摘要]在国家经济与科学技术快速发展的背景下，大型飞机数字化装配技术的应用十分广泛。
在多数领域与学科中，飞机数字化装配技术被综合运用，并且予以深入研究，一定程度上推动了大型飞机数字化装配技术的突破性发展。
文章针对目前大型飞机数字化装配技术的应用状况进行了阐述，对飞机数字化技术进行了深入地分析，提出了飞机数字化装配技术未来的发展前景。
[关键词]大型飞机；数字化装配技术；浅析中图分类号：V262.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）17-0263-01对飞机数字化装配技术进行强化，合理设计数字化装配工艺，这是推动国家飞机制造装配的主要途径。
对飞机数字化装配技术的合理运用，不仅能够强化飞机制造的能力，而且还能够增强国家核心技术的竞争力。
一、现阶段大型飞机数字化装配技术的应用状况在科学技术快速发展的背景下，对于飞机制造来讲，需要具备更好的飞机装配技术。
目前，在飞机技术的要求下，传统飞机装配技术无法满足飞机制造的要求，即便是飞机装配技术有所进步，但是却始终存在一定的问题。
现阶段，飞机装配技术经验仍然不丰富，而且对其研究的时间也不长，在投入飞机装配技术方面的资金不充足，所以，未得到大力的财力支持[1]。
而且，飞机设计制造的进步并不明显，仍然采用的是串行模式生产，在技术快速发展的基础上，数字化处理也逐渐成为装配必要技术。
然而，目前我国在飞机装配的数字化能力方面比较薄弱，所以，在飞机装配中的数字化应用仅占一小部分。
专用工装装备和安全光学仪器是比较常见的测量方式，所以很难突破数字化技术，进而增加了飞机的制造成本。
二、关于大型飞机数字化装配技术的分析（一）系统集成控制技术在飞机数字化装配技术运用方面，存在诸多关联系统，而且数据处理方式也多种多样，最常见的就是工艺数据、位置数据以及测量数据等等，然而这些数据信息间的联系却十分紧密。
第53卷第3期2021年6月Vol.53No.3Jun.2021南京航空航天大学学报Journal of Nanjing University of Aeronautics&Astronautics一种适用于飞机壁板自动化制孔的法向修正技术罗群1，李欢庆1，张一帆2，薛宏1，刘鹏1（1.中航工业西安飞机工业集团股份有限公司，西安710089；2.浙江大学机械工程学院，杭州310027）摘要：在飞机装配中制孔的位置和法向精度将直接影响飞机最终的装配质量。
自动化制孔以飞机数模为基准，但在实际装配过程中，由于受多源耦合装配误差影响，壁板等大型柔性结构件的实际外形不可避免地会与理论数模出现偏差，因此需要对制孔位置和法向进行修正。
为了减少制孔法向偏差和提高制孔效率，本文结合大型飞机机翼壁板的结构特点，提出一种基于基准孔插值的法向偏差修正技术。
通过激光位移传感器的测量值计算得到各基准孔的实际法矢方向，结合视觉测量系统得到基准孔孔位偏差，利用插值算法实现其余孔位的法向修正。
试验结果表明，该修正技术可实现法向误差不超过0.3°，制孔效率相比逐孔修正可提升约25%。
关键词：飞机装配；飞机壁板；自动制孔；曲面插值；法向修正中图分类号：V262.4文献标志码：A文章编号：1005⁃2615（2021）03⁃0373⁃08A Normal Correction Technology Suitable for Automatic Drilling ofAircraft PanelsLUO Qun1，LI Huanqing1，ZHANG Yifan2，XUE Hong1，LIU Peng1（1.AVIC Xi’an Aircraft Industry Group Company Ltd.，Xi’an710089，China；2.School of Mechanical Engineering，Zhejiang University，Hangzhou310027，China）Abstract:The position and normal accuracy of the automatic drilling in aircraft assembly will directly affect the quality of the final product.The process of automatic drilling is designed based on the aircraft’s digital model.However，in the assembly shop-floor，under the influence of superimposed multi-source assembly deviation，the physical shapes of large flexible structural parts like wing panels will inevitably deviate from the theoretical model.Therefore，the position and normal directions of connecting holes need to be corrected.In order to reduce the normal deviation and improve the drilling efficiency，we propose a normal correction technology based on interpolation of reference holes considering the structural characteristics of panel skins of large aircraft.The actual normal direction of each reference hole is calculated by the measurement values of laser displacement sensors，and the position deviations of the reference holes are obtained in conjunction with the visual measurement system.Based on the information of reference holes，the normal correction of the remaining holes is realized by using an interpolation algorithm.The test results show that the proposed correction technology can achieve normal accuracy within0.3°，and the drilling efficiency can be improved by about25%compared with the traditional correction technology.Key words:aircraft assembly；aircraft panels；automatic drilling；surface interpolation；normal correction在飞机装配领域，结构件的连接是整机装配过程中较为关键的一个环节，一架大型飞机上往往分布有数百万个连接件。
飞机装配中的先进制孔技术与装备作者：张艳来源：《科学导报·科学工程与电力》2019年第42期【摘;要】飞机机翼制孔系统孔位容易受到随机波动干扰产生误差，提出基于电控机械式误差调节的飞机机翼制孔系统孔位自动校正方法，构建飞机机翼制孔系统孔位校正的执行机构控制模型，采用位移传感器进行制孔系统孔位的误差偏移测量，在执行机构中进行误差的自适应调节和输出稳定性控制，结合迭代学习控制方法进行飞机机翼制孔系统孔位自动校正过程中的误差偏移修正，采用电控式的机械误差调节方法，实现机翼制孔系统孔位自动校正优化。
【关键词】飞机装配中;制孔技术;应用前言随着航空制造技术的发展，对飞机的机械工艺制造提出了更高的精度要求，飞机机翼制孔系统是实现飞机机翼制造的关键技术，在采用飞机机翼制孔系统进行飞机机翼制造过程中，由于单级同轴型脉冲管的整机性能扰动因素影响，导致飞机机翼制孔系统孔位自动校正误差较大，需要进行飞机机翼制孔系统孔位自动校正模型的优化设计，构建飞机机翼制孔的误差主动校正模型，采用自适应控制方法进行飞机机翼垂制孔校正过程中的误差修正，提高飞机机翼制孔的自适应校正和误差修正能力，相关的飞机机翼垂尾制孔系统孔位自动校正方法研究在提高机械的制孔能力方面具有重要意义。
1CFRP制孔技术碳纤维增强树脂基复合材料（carbon fiberreinforced polymer，CFRP）因具有比强度高、比模量大、刚性好、比重小、抗疲劳性好、耐高温、耐腐蚀、耐磨损等优点，在大型飞机的主承力结构中得到了大量的应用。
例如，欧洲的A380空客，CFRP的含量占机身重量的22%，尤其是中央翼盒和后机身的蒙皮壁板部位，CFRP所占比例最大;中国的武直-9直升机，CFRP的比重约占60%;而美国的“旅行者”号轻型飞机，CFRP的应用率高达90%，可见，CFRP在航空、航天等领域的应用之广。
为了满足大型飞机中CFRP主承力构件之间的装配要求，需通过大量的铆接和螺栓连接，因而制孔工艺是CFRP结构件制造中最常用的加工技术。
机器人自动制孔系统钻削工艺参数优化张辉;郭洪杰;王巍;卜泳【摘要】以铝铝、钛钛和钛铝3种典型叠层构件为研究对象,利用专用试切台和钻孔质量检测仪,研究了机器人自动制孔系统钻削工艺参数.研究表明,铝铝和钛钛叠层构件机器人自动制孔系统可采用一次连续制孔方式实现高精度钻孔,对于铝铝叠层制孔系统采用主轴转速为4000r/min和进给速度为1200mm/min的参数较为合适.钛钛叠层制孔系统采用主轴转速为800r/min和进给速度30mm/min的参数较为合适.钛铝叠层构件自动钻孔时,当叠层厚度大于10mm时,制孔系统采用多次变主轴转速方式钻孔较好,且跟据各层材料选用工艺参数;当厚度小于10mm时,制孔系统采用一次连续方式钻孔,且以钛合金工艺参数进行钻孔.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2015(000)021【总页数】3页(P100-101,111)【关键词】机器人;自动制孔;钻削参数;叠层构件【作者】张辉;郭洪杰;王巍;卜泳【作者单位】中航工业沈阳飞机工业(集团)有限公司;中航工业沈阳飞机工业(集团)有限公司;空军驻沈阳地区军事代表局;中航工业北京航空制造工程研究所【正文语种】中文新一代飞机研制具备隐身、多品种、长寿命、小批量、轻质和高效等特点[1]。
隐身要求飞机表面质量高，因而对装配中锪窝深度控制提出了较为苛刻要求；长寿命对装配钻孔质量特别是孔的垂直度提出了较高要求；轻质使飞机中钛合金用量大幅度增加，导致装配制孔难度加大。
为适应新型飞机的制造需求，手工制孔难以满足现代化飞机制造需求[2]，国内外学者主要围绕自动制孔技术进行了大量研究工作，其研究重点多集中于制孔装备和制孔工艺对孔加工质量、疲劳寿命及毛刺生成控制等方面，如徐红炉、刘军等[3]分析研究了采用Winslow制孔工艺可较明显地提高紧固孔的疲劳寿命和降低分散性，并能使裂纹扩展区疲劳条带变窄。
刘军、刘勇俊等[4-5]利用有限元法分析了孔的圆度、表面粗糙度及孔口划伤等加工质量指标对孔疲劳寿命的影响。
飞机活动翼面自动制孔工艺装备设计技术发布时间：2022-01-20T08:13:33.905Z 来源：《中国科技人才》2021年第30期作者：袁泉[导读] 随着飞机的研制，活动面开始大面积采用了可以减轻飞机重量但是装配难度较大的复合材料，对整个装配过程提出了更高的要求。
与传统手工制孔工艺相比，自动制孔技术在飞机装配中的广泛应用已成必然趋势。
针对我国飞机产品高质、高效自动制孔要求以及飞机研制和生产中对智能自动制孔系统应用的迫切需求，面向异形异质复杂部件的高质、高效自动制孔问题，开展机器人自动制孔设备研发，通过机器人自动制孔项目的研究，为提高制孔工作效率和质量，在飞机部件装配中应用了自动制孔设备。
袁泉沈阳飞机工业（集团）有限公司辽宁沈阳 110034摘要：随着飞机的研制，活动面开始大面积采用了可以减轻飞机重量但是装配难度较大的复合材料，对整个装配过程提出了更高的要求。
与传统手工制孔工艺相比，自动制孔技术在飞机装配中的广泛应用已成必然趋势。
针对我国飞机产品高质、高效自动制孔要求以及飞机研制和生产中对智能自动制孔系统应用的迫切需求，面向异形异质复杂部件的高质、高效自动制孔问题，开展机器人自动制孔设备研发，通过机器人自动制孔项目的研究，为提高制孔工作效率和质量，在飞机部件装配中应用了自动制孔设备。
关键词：飞机活动翼面；自动制孔；装备设计技术引言由于飞机部件装配生产模式仍然以工人手工群体性作业为主，在操作工人画线定位、使用气钻等工具进行制孔时，受人员熟练操作程度及个人技能影响，装配过程中存在制孔一致性差、返工多、效率低等问题，且传统装配方法常暴露出干涉不均、毛刺、分层等质量问题，难以满足部件壁板装配的精度要求，影响生产效率和装配质量。
1自动制孔1.1自动制孔设备自动制孔设备采用五坐标立柱形式，由支撑移动定位平台和多功能末端执行器组成。
末端执行器功能包括被加工对象基准孔的照相定位、产品压紧、产品表面法向测量、包括锪窝在内的制孔及过程中吸尘。
飞机水平安定面整体复合材料结构装配关键技术研究卜泳;肖庆东;黄春;韩洁【摘要】随着复合材料用量的不断扩大,我国民用客机的水平安定面复合材料整体化导致装配基准变化、对称度难以保证、大量盲区复合材料钻孔等问题.通过开展装配基准的选择、下壁板组件的精确定位、激光跟踪仪测量辅助定位、盲区精确协调钻孔等关键技术研究,顺利完成某型民用客机复合材料整体水平安定面的装配,气动外形、紧固件安装及装配质量均满足设计要求.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2015(000)021【总页数】4页(P93-95,99)【关键词】复合材料;水平安定面;整体结构;装配【作者】卜泳;肖庆东;黄春;韩洁【作者单位】中航工业北京航空制造工程研究所数字化制造技术航空科技重点实验室;中航工业北京航空制造工程研究所数字化制造技术航空科技重点实验室;中航工业北京航空制造工程研究所数字化制造技术航空科技重点实验室;中航工业北京航空制造工程研究所数字化制造技术航空科技重点实验室【正文语种】中文随着复合材料设计和制造技术的不断发展和成熟，先进复合材料在军、民用飞机上的用量不断扩大。
目前，复合材料和铝、钢、钛一起，已发展成为4大航空结构材料[1]。
在竞争激烈的民用客机市场，越来越突出强调安全性、经济性、舒适性和环保性，这些性能的高要求决定了对复合材料需求的迫切性和必然性，复合材料用量已是飞机先进性的一个重要标志[2]。
空客超大型客机A380复合材料用量达到25%，波音的B787飞机复合材料用量达到50%左右。
空客为应对B787的挑战，在研的A350复合材料用量达到52%[3]。
我国民用飞机结构上复合材料的应用与国际先进水平存在较大差距，最新研制的ARJ21-700支线客机复合材料用量不足2%[4]。
为此，某型支线客机水平安定面采用了与以往不同的结构设计，即结构复合材料整体化。
将原有铝合金材料的左、中、右3段分体式结构改为整体复合材料一段式结构，如图1所示。
飞机活动翼面自动制孔工艺装备设计技术史庆楠发布时间：2021-09-02T07:28:51.501Z 来源：《中国科技人才》2021年第17期作者：史庆楠裴鸿领[导读] 针对飞机机翼活动面自动打孔的要求，结合更换自动打孔工位的要求，结合装配方案，提出了机翼活动面自动打孔的设计方案，高强度形成高定位精度。
在国内某特定机型上进行生产验证，可减少工具配件50%以上，提高装配效率30%以上。
辽宁瀚海工业机电设备有限公司辽宁省抚顺市 110044摘要：针对飞机机翼活动面自动打孔的要求，结合更换自动打孔工位的要求，结合装配方案，提出了机翼活动面自动打孔的设计方案，高强度形成高定位精度。
在国内某特定机型上进行生产验证，可减少工具配件50%以上，提高装配效率30%以上。
关键词：活动面；自动制孔；飞机装配；工艺装备引言考虑飞机机翼运动面的结构特点和自动打孔的要求，研究了装配工艺和工装设计方案，制定了一套适用于现代飞机装配和自动化的工艺装备标准和设计方法。
打孔、气体、除尘、照明和运输，并兼顾预装配和自动打孔，提高了加工效率和产品定位精度。
1装配方法和原则1.1主要零部件定位日期及方法上下墙板采用定位孔制的方法安装；横梁和筋（加强筋和端筋）用轴向面塞和定位孔放置在工具上；前缘衬里部分铺设纸板的轮廓卡，纸板有带前缘的钻孔膜；后缘部分装有外塞；接头、用于连接内盖的孔眼和摇臂组件通过工具中的切割孔放置。
1.2主要连接及装配方法前后横梁、加强筋、接头、皮革等的定位。
接受人工方法；前后梁和襟翼肋，前梁副翼和接头，肋采用手工钻孔形成孔和接头；上下墙板和前后梁，前后使用工业机器人在边缘部件和条带之间打孔；使用手工钻孔模板在舱壁前缘和前缘之间打孔；使用手工密封方法；尽可能使用机械工具拧紧外部接头。
固件连接工作，无法接触的部分可以手动连接。
2工装定位及移动方案设计2.1工装定位为了满足预装工位和自动打孔工位的刀具安装要求，刀具必须能够重复定位，并且重新定位的精度必须一致。
基金项目：航空科学基金（20091652018）；南京信息职业技术学院院级重点课题资助项目（YKJ11－001）收稿日期：2012年6月飞机壁板柔性装配螺旋铣孔单元的研制单以才1，2，李亮1，何宁1，李一民21南京航空航天大学；2南京信息职业技术学院摘要：针对现代飞机壁板高效精密制孔的需求，研制一种面向大型航空组件柔性装配的新型螺旋铣孔单元。
首先，通过对国内外现有机身自动制孔系统的技术分析，并结合壁板装配制孔的作业特点，引入一种新兴的制孔技术———螺旋铣孔。
其次，对螺旋铣孔运动进行功能分解，展开了螺旋铣孔单元的模块化设计，确定了偏心调节模块的传动方案，设计了铣刀结构与装夹方式。
最后，基于螺旋铣孔单元样机，对航空铝合金和碳纤维复合材料进行了切削试验，结果表明铣孔质量基本满足飞机装配的精度要求。
关键词：航空大型构件；自动制孔系统；螺旋铣孔；螺旋铣孔单元；设计与试验中图分类号：TG937文献标志码：ADevelopment of Helical Milling Unit for Airplane Panel Flexible AssemblyShan Yicai ，Li Liang ，He Ning ，Li YimingAbstract ：To satisfy the demands of efficient and precise holes making on modern airplane panels ，a new helical milling hole unit was developed for flexibly assembling large －scale airplane panels．Firstly ，technical analysis was made on domestic and overseas automatic drilling systems fore aircraft fuselages．Then ，a new hole making technology was intro-duced ，namely ，helical milling hole technology ，which combined with the machining characteristics of generating holes in panels．Secondly ，based on the functional decomposition on helical milling movement ，modular design of helical milling u-nit was carried out．Thus ，the mechanical transmission scheme of eccentric adjustment was determined ，milling cutters structure was designed and clamping method was chosen．Finally ，cutting test was carried on the prototype of helical mill-ing hole with aerospace al －alloy and carbon fiber reinforced plastic．Test result indicates that the quality of helical milling hole can basically meet the accuracy requirements of airplane panel assembly．Keywords ：airplane large －scale structure ；automatic drilling system ；helical milling hole ；helical milling hole unit ；design and test ；1引言随着现代飞机壁板的整体化、复杂化、轻量化、薄型化和模块化等结构特征的广泛应用，机身组件的装配制孔显得尤为重要。
[摘要] 从分析影响孔质量的因素开始，总结了手工制孔的缺陷，从而引出自动化精密制孔技术的重要。
进一步论述了精密制孔的工艺和提高制孔质量的工艺措施，并列举了国外发达国家的一些精密制孔设备。
关键词： 孔质量 疲劳寿命 自动化 精密制孔[ABSTRACT] By analyzing the factors influenc-ing the holes quality, hand-drilling defect factors are sum-marised, and the importance of automatic percision drilling is pointed out. Percision drilling process and advance hole quality process are discussed, and some advanced percision drilling equipments from abroad are specialized.Keywords: Quality of hole Fatigue life Automat-ic Precision drilling在飞机的全部故障总数中，结构件损伤的故障数量一般占12％~13％，但是，因为机载成品系统在发生故障后能用新的成品代替，因此飞机结构件的寿命就决定了飞机的总寿命[1]。
目前飞机结构件采用的主要连接方法仍是机械连接，一架大型飞机上大约有150~200万个连接件[2]。
为了满足现代飞机高寿命的要求，可通过各种技术途径改善各连接点的技术状态（表面质量、配合性质、结构形式等），其中一个很重要的途径是通过自动化设备进行自动精密制孔，提高制孔质量。
1 制孔质量的影响因素1.1 圆度紧固孔的圆度是指孔的圆柱几何形状的正确程度。
只有孔的圆柱几何形状接近理论值，铆钉和螺栓安装后才不至于受到其他附加弯曲应力、挤压应力等的影响而降低其静强度和动强度。
1.2 垂直度孔轴线方向对紧固孔疲劳性能的影响较大。
紧固件孔沿外载荷作用方向倾斜2°，疲劳寿命会降低47％；倾斜5°则疲劳寿命可能降低95％[2]。
1.3 内壁表面质量加工表面质量对紧固孔疲劳性能的影响在零件尺寸和材料性能一定的情况下，制孔工艺是影响表面质量的重要因素。
根据断裂力学原理，表面粗糙度值越大，切口效应就越大，即应力集中系数越大，故疲劳性能越差。
孔壁轴向划痕是促使紧固孔疲劳性能降低的主要因素之一。
1.4 残余应力在切削加工时，由于切削力和切削热的影响，表面层的金属会发生形状和组织的变化，从而在表层及其与基体交界处产生相互平衡的弹性应力，即残余应力。
已加工表面的残余应力分为残余拉应力与残余压应力，残余拉应力会降低孔的疲劳寿命，而残余压应力有时却能提高紧固孔疲劳寿命[3]。
1.5 位置精度在结构件设计阶段，设计者就已经考虑到了钉载分配。
进行制孔时，如果定位不准造成孔位误差，就会改变结构件受力境况下各紧固孔之间的载荷，从而影响结构件的疲劳寿命。
1.6 夹层之间的毛刺与切屑由于飞机结构上的紧固孔是在各连接零件组装在一起时（即在夹层状态下）制出来的。
因此，当夹层件贴合不紧密时，每钻透一层夹层件，都会在夹层件之间产生毛刺，这不仅会导致应力集中，还会防碍零件的紧密贴合，进而降低连接零件之间的摩擦力。
当刀具每次钻出、钻入时，还会造成断削，由于切屑的运动方向改变，切屑可能填充在板件之间，从而进一步防碍夹层贴合，当受到交变载荷时，便加快磨损腐蚀[4]。
1.7 出口毛刺在金属的钻削加工中，通常情况下在钻头的入口处和出口处都将产生毛刺。
按照切削运动-刀具切削刃毛刺分类体系，分别称为切入进给方向毛刺和切出进给方向毛刺。
一般说来，切出进给方向毛刺的尺寸较大，去除作业量大，由于毛刺的存在，在影响零件的尺寸精度及使用性能的同时，会产生应力集中，降低结构件的疲劳强度。
飞机结构件的自动化精密制孔技术Automatic Precision Drilling Technology of Aircraft Structural Part北京航空制造工程研究所 卜 泳 许国康 肖庆东2009年第24期· 航空制造技术61航空制造技术·2009年第24期622 传统手工制孔传统的飞机装配中的制孔主要以风钻钻孔为主。
工艺顺序为：划线→钻孔→粗铰（或扩孔）→精铰→分离清理。
传统手工制孔通常的缺点在于：（1）易形成缺陷。
制孔过程全部为人为控制，容易造成孔径扩大、孔偏斜、椭圆等缺陷。
（2）孔位精度差。
孔位确定主要通过专用定位器和划线完成，孔位精度无法保证。
（3）制孔步骤多。
一个紧固件孔需要经过3~5次加工才能完成，高精度孔甚至需要更多次的加工。
（4）需要二次装配。
制孔完成后由于钻孔过程中夹层中间存在毛刺及切削，需将夹层结构分离，逐一清理毛刺和切削，再重新定位，大大增加了工人的劳动量和劳动时间。
（5）人为因素影响无法避免。
制孔过程完全依赖于工人技术能力，工人技术熟练程度要求过高。
3 自动化精密制孔3.1 自动制孔的工艺顺序自动制孔的工艺顺序如图1所示。
3.2 制孔参数的选择自动化精密制孔要求一次高速钻出优质孔（包括锪窝），因此对钻头的几何形状、材料及钻孔时的钻速、进给速度等提出了一系列的要求。
3.2.1 自动钻削的要求效率：完成一个钻孔循环（快速进给—工作进给—快速退回）需时间1.5s 左右；孔壁表面粗糙度：R a ≤3.2μm；孔尺寸偏差：φDH8；窝深C-0.05；孔垂直度：0.5°；入口端无毛刺，出口端毛刺不大于0.12mm。
3.2.2 制孔参数的选择不同材料制孔参数不同，具体参数见表1。
3.3 提高制孔质量的工艺措施3.3.1 刀具方面钻头工作部分的沟槽粗糙度R a 小于0.8，可减少排削阻力；钻锪复合刀具中钻头的螺旋角大于普通钻头，2009年第24期· 航空制造技术63以30°为宜，以保证刃口锋利；尽量选用优质材料钻头，如PCD，以确保钻头寿命。
3.3.2 工艺措施如果自动制孔设备无孔径检测单元，需人工定期检查孔径和沉头窝尺寸及出口毛刺，确保钻头锋利；对磨损刀具进行刃磨时，采用自动刃磨机集中刃磨，确保切削刃对称；所有铝合金工件表面必须进行阳极化处理，以改善加工特性；复合材料出口表面最好贴玻璃布，减少分层。
3.4 自动化精密制孔对设备的要求（1）一次性的钻孔、锪窝、法向检测、照相测量、冷却、压紧、刀具检测；（2）可以完成混合夹层结构的一次性制孔，常见的航空材料为铝合金、钛合金和复合材料；（3）设备末端执行器具有快进快退功能；（4）设备定位精度0.1mm；（5）设备重复定位精度0.05mm；（6）钻孔直径精度H8。
4 国外应用的自动化精密制孔设备4.1 自动钻铆机美国是最早发展自动钻铆技术的国家，早在20世纪50 年代初就已在飞机铆接装配生产线上应用了自动钻铆机，经过50多年的发展，现在世界各航空工业发达国家都已广泛采用这项技术。
整个过程通过预先编程，全部由CNC 程序控制。
自动钻铆工艺是在一台设备上一次性地连续完成夹紧、钻孔、锪窝、注胶、放铆和铣平等工序的工艺。
由于机床带有高速、高精度的转削主轴头，一次进给既能钻出0.005mm 以内高精度的孔，又可将埋头窝的深度精确控制在±0.01mm 以内。
由于钻孔时铆接件处在高的夹紧力下，层间不会产生毛刺和进入切削，可以减小疲劳载荷下发生磨蚀损伤的程度，有利于提高接头的疲劳强度。
自动钻铆机如图2所示。
美国最早的自动钻铆机制造厂商是GEMCOR（捷姆科公司），它是向世界各国飞机制造行业提供自动钻铆机的主要厂商之一。
该公司生产的系列化产品质量可靠，并配套有各种型号的数控托架。
迄今为止，销售的自动钻铆机数量已达2 000台以上，其中190台具有定位系统。
自动钻铆机大部分为C 框结构，多数用于壁板类零件的自动制孔和铆钉铆接成形，但由于自身的一些限制，不能进行比较复杂和开敞性差的装配工作[5]。
4.2 机器人自动制孔系统机器人制孔（如图3所示）的应用已经比较成熟，如F-16 复合材料垂尾壁板利用辛辛那提·米尔康T3 机器人进行钻孔，C-130飞机梁腹板用机器人进行自动制孔，波音F/A-18E/F 超级大黄蜂后沿襟翼的ONCE （One-sided cell end effector ）机器人制孔系统等。
表1 不同材料的制孔参数机器人制孔的最前沿应用，包括洛克希德·马丁公司F-35 飞机碳纤维环氧复合材料机翼上壁板制孔用的大型龙门式钻孔系统（JGADS ）。
该系统带有便携、灵活、低成本且重量轻的机器人，它使用激光定位系统、电磁马达和“压脚”（Pressure Foot ）进行精密钻孔，加快了装航空制造技术·2009年第24期64配过程，并形成紧配合，产生的表面光滑、间隙小，满足了F-35飞机气动和耐久性的要求。
由于具有上述优势，F-16、F-22、F-2和T-50项目都对该系统进行评估并准备用于相应的装配作业。
波音787采用的机器人自动制孔系统见图4。
参 考 文 献[1] 张全纯，汪裕炳，瞿履和，等. 先进飞机机械连接技术. 北京：兵器工业出版社，2008.[2] 袁红璇. 飞机结构件连接孔制造技术. 航空制造技术，2007（1）：96-99.[3] 徐红炉，刘军，章刚，等. 制孔工艺对紧固孔疲劳性能的影响. 飞机设计，2008（3）：25-30.[4] 谢俊峰. 钻削加工毛刺的形成及解决方法. 轻工机械，2007（1）：85-87.[5] 楼阿莉. 国外自动钻铆技术的发展现状及应用. 航空制造技术，2005（6）：50-52.[6] 毕树生，梁杰，战强，等. 机器人技术在航空工业中的应用. 航空制造技术，2009（4）：34-39.（责编 淡蓝）轴移动时X 向偏差）和DYY （沿Y 轴移动时Y 向偏差）。
当指定小车移动到XY 平面某一位置时，其X 向和Y 向的误差补偿值DX 、DY 分别为：DX =DXX +DYX ， DY =DXY -DYY 。
按照这种补偿方案，可以将小车的定位精度控制在0.2mm 以内。
3.5 加工过程自动控制技术系统提供自动控制功能，可以按照测量指令文件或加工指令文件的要求，顺序执行测量或加工过程。
控制界面如图7所示，当前执行的指令在程序段显示区高亮显示。
自动控制程序执行流程如图8所示。
4 结束语图9为北京航空制造工程研究所自行研发的柔性导轨自动制孔设备。
通过长时间的调试和大量工艺试验，目前该设备在定位精度和制孔质量方面已达到实用要求，通过进一步的改进和完善，这种方便实用的自动化制孔设备可广泛应用于我国航空工业的自动化装配中。
