飛機裝配定位方法和應(yīng)用案例

《飛機裝配定位方法和應(yīng)用案例》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《飛機裝配定位方法和應(yīng)用案例（15頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、...wd 一、 飛機裝配定位方法及其應(yīng)用案例 飛機裝配過程一般是由零件先裝配成比擬簡單的組合件和板件，然后逐漸地裝配成比擬復(fù)雜的鍛件和部件，最后將部件對接成整架飛機。 機翼和機身具有不同的功能，故構(gòu)造不同，所以要設(shè)計成兩個單獨的部件，發(fā)動機裝在機身內(nèi)，為便于更換，維護和修理，將機身分為前機身和后機身，鴕面相對于固定翼作相對運動，故劃分為單獨部件，某些零件設(shè)計有可卸件，以便維護，檢查及裝填用。 在裝配過程中首要問題是要按圖紙及設(shè)計要求確定零件，組合件之間的相對位置，即進展裝配定位。。定位方法是完成在裝配過程中定位零件、組合件的手段，包括基準(zhǔn)件定位法、畫線定位法、裝配孔定位法和裝配型架定

2、位法四種常用的定位方法： 1、用基準(zhǔn)零件定位 待裝配的零件、組合件以基準(zhǔn)零件、組合件或者先裝的零件、組合件來確定裝配位置。這種裝配定位方法簡便易行，裝配開放，協(xié)調(diào)性好，在一般機械產(chǎn)品中大量使用?；鶞?zhǔn)零件一般是先定位或安裝好的零件，零件要有足夠的剛度及較高的準(zhǔn)確度，在裝配時一般沒有修配或補充加工等工作。在飛機制造中，液壓、氣動附件以及具有如〔圖1-1〕所示，連接框和長行用的角片可以預(yù)先裝在長行上，然后按角片確定框的縱向位置，或者在骨架裝配時按框和長珩定位角片。這種基準(zhǔn)件定位法要求基準(zhǔn)件位置準(zhǔn)確、剛性強，多用于小零件和小組合件的定位，方法簡單、方便。 2、用畫線定位 即待裝配的零件按畫在零

3、件上的線條確定裝配位置，如〔圖1-2〕所示，角材位置按腹板上劃線定位。這種定位方法準(zhǔn)確度較低，一般用于剛性較大，無協(xié)調(diào)要求和位置準(zhǔn)確度要求不高的零件定位；還有此方法工作效率不高，容易產(chǎn)生過失，所以在飛機研制階段為了減少工藝裝配數(shù)量，采用這種方法定位零件，在成批生產(chǎn)中作為一種輔助的定位方法 3、用裝配孔定位 即是把相互連接的零件、組合件分別按一定的協(xié)調(diào)手段，具體過程如下：裝配以前，在各個零件的局部鉚釘位置上〔一般是每隔400mm左右鉆一個裝配孔，孔徑比鉚釘孔徑小〕預(yù)先按各自的鉆孔樣板分別鉆出裝配孔，裝配時個零件之間的相對位置按這些裝配孔設(shè)置。如圖1-3所示。其中，孔稱為裝配孔。 裝配孔的數(shù)

4、量取決于零件的尺寸和剛度，一般不少于兩個。在尺寸大、剛性弱的零件上取的裝配孔數(shù)量應(yīng)適當(dāng)增加。這種定位方法在鉚接裝配中應(yīng)用比擬廣泛。它適用于平面型和單曲面壁板型組合件裝配。按裝配孔定位的特點： 〔1〕定位迅速、方便； 〔2〕減少或簡化裝配型架； 〔3〕開敞性好； 〔4〕比畫線定位準(zhǔn)確度高。 用裝配孔定位的裝配方法不需要使用專用夾具，故在成批生產(chǎn)中，在保證準(zhǔn)確度前提下，應(yīng)盡量使用裝配孔定位的方法。對一些形狀不是很復(fù)雜的組合件或板件，如平板、單曲度以及曲度變化不大的雙曲度外形板件，都可采用裝配孔方法進展裝配。 4、用裝配型架定位 最根本的一種定位方法。準(zhǔn)確度取決于裝配型架的準(zhǔn)確度，保證

5、裝配準(zhǔn)確度先保證裝配型架的準(zhǔn)確度。 由于飛機的零件、組合件尺寸大，剛度小，因此，為了進一步提高零部件之間的協(xié)調(diào)性和互換性，確保裝配準(zhǔn)確度，在飛機裝配中通常采用裝配型架〔夾具〕定位來保證零組件在空間相對準(zhǔn)確的位置關(guān)系。裝配型架定位是飛機制造中最根本的一種定位方法，它除了起定位作用外，還有校正零件形狀和限制裝配變形的作用。 一般機械產(chǎn)品的裝配夾具是為了提高生產(chǎn)生產(chǎn)率，而飛機裝配型架的主要功能是確保零件組件在空間相對正確位置。零件定位、校正零件組件的空間位置的準(zhǔn)確度。 圖1-4 機翼裝配型架示意圖 圖1-4所示為機翼裝配型架示意圖。機翼外形由卡板定位，機翼接頭及副翼懸掛接頭由反映部件之間

6、連接關(guān)系的接頭定位器來定位。 飛機裝配中采用了大量裝配復(fù)雜的型架，使制造費用大，生產(chǎn)準(zhǔn)備期長，因此，在型架設(shè)計中應(yīng)仔細研究各裝配單元的定位方法，在確保準(zhǔn)確度的前提下，綜合采用各種定位方法，使型架構(gòu)造盡可能簡單。 裝配型架定位的特點： 〔1〕裝配的準(zhǔn)確度高，有校驗零件外行和限制裝配變形的作用； 〔2〕定位迅速、方便，可以提高裝配工作生產(chǎn)率； 〔3〕裝配工作不夠開敞，定位件占具空間； 〔4〕保證產(chǎn)品到達生產(chǎn)互換和使用互換的要求； 〔5〕生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長。 5、用坐標(biāo)定位孔定位，定位孔分別配置在型架和零件上而裝配孔在裝配的兩個零件上。 6、用基準(zhǔn)定位孔定位，基準(zhǔn)定位孔是配置在兩個組合

7、件板件或者鍛件，而裝配孔在兩個零件上 對定位的要求： 〔1〕保證定位符合圖紙和技術(shù)條件所規(guī)定的準(zhǔn)確度要求； 〔2〕定位和固定要操作簡單可靠； 〔3〕所用的工藝裝備簡單，制造費用少。 二、飛機裝配型架的作用及其應(yīng)用案例 型架的功用： 1、保證產(chǎn)品的準(zhǔn)確度及互換性。 首先，應(yīng)有過定位來保證零件的準(zhǔn)確形狀，這樣才能保證工件在裝配過程中既有準(zhǔn)確形狀又有必須的工藝剛度。其次，無論鉚接、膠接、焊接，在連接中都產(chǎn)生不同程度的變形，裝配型架要能限制工件的變形。第三，一般機械制造中保證產(chǎn)品互換性主要通過公差及配合制度和通用量具，而飛機制造中通過相互協(xié)調(diào)的成套的裝配型架。因此型架的另一特點是成套

8、性和協(xié)調(diào)性。2、改善勞動條件，提高裝配工作生產(chǎn)率，降低本錢。 飛機裝配型架關(guān)鍵特性具有一般關(guān)鍵特性的特點，同時結(jié)合飛機柔性裝配型架與數(shù)字化測控制系統(tǒng)在飛機裝配中的應(yīng)用，飛機裝配型架關(guān)鍵特性還具有一些獨特的特點： 1〕在裝配型架設(shè)計階段，根據(jù)用戶需求與被裝配產(chǎn)品特點，結(jié)合當(dāng)前企業(yè)擁有的加工、制造等能力，設(shè)計產(chǎn)品裝配型架。在設(shè)計過程中主要涉及為保證飛機產(chǎn)品主要尺寸和位置的定位器設(shè)計、保證產(chǎn)品外形準(zhǔn)確度的定位面的設(shè)計等，初步把這些主要尺寸作為關(guān)鍵特性進展控制。裝配型架關(guān)鍵特性與一般關(guān)鍵特性一樣根據(jù)關(guān)鍵特性的可測量性和可控制性沿制造樹逐級向下傳遞，形成關(guān)鍵特性樹，同時上級關(guān)鍵特性由下級關(guān)鍵特性保證

9、。 2〕在裝配型架安裝階段，把設(shè)計階段定義的保證產(chǎn)品主要尺寸和外形準(zhǔn)確度等定位特征作為關(guān)鍵特性，在主要定位構(gòu)造上設(shè)置靶標(biāo)點，把測量靶標(biāo)點的坐標(biāo)與理論坐標(biāo)相比擬，進展實時反應(yīng)和補償，準(zhǔn)確安裝各種定位器。 3〕在產(chǎn)品裝配階段，控制系統(tǒng)控制隨動定位器運動到理論位置以準(zhǔn)確定位產(chǎn)品，把這類通過控制系統(tǒng)控制的隨動定位器或定位機構(gòu)的準(zhǔn)確定位也作為關(guān)鍵特性進展控制。 航空制造業(yè)的競爭日趨劇烈，人們要求飛機的承載能力更強，更高效，而交貨周期卻更短。為滿足這些嚴格的要求，飛機設(shè)計師不得不尋求更先進的設(shè)計方法和工具，以提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短研制周期。有限元分析方法和智能設(shè)計系統(tǒng)加速了產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計，使零件、組合件

10、的設(shè)計到達了前所未有的精度。這些先進的方法和工具為型架設(shè)計方法的改良提供了技術(shù)根底。 傳統(tǒng)型架設(shè)計方法存在的問題 飛機構(gòu)造件尺寸大，剛度小，而制造準(zhǔn)確度要求高。為保證產(chǎn)品制造精度和互換協(xié)調(diào)，飛機制造過程中采用了成套裝配型架。為減小裝配過程中構(gòu)造的變形并保證準(zhǔn)確定位，現(xiàn)有裝配型架采用剛性構(gòu)造，而且一套型架只能用于一個裝配對象，因此，飛機許多公司都采用了“確定裝配〞 生產(chǎn)準(zhǔn)備過程中需制造大量的裝配型設(shè)計方法。架。由于尺寸大，構(gòu)造復(fù)雜，因此，裝確定裝配是用來描述產(chǎn)品設(shè)計過程的配型架的制造周期長，本錢高，而且占一個術(shù)語，其根本思想是構(gòu)成產(chǎn)品的地面積大。傳統(tǒng)的裝配型架上要安裝許多定位件，為保證定位

11、精度，定位件的安裝往往需要專用安裝儀器，如電子經(jīng)緯儀、激光準(zhǔn)直儀等，工作的分散性差，安裝效率低，安裝周期長。 一般飛機生產(chǎn)準(zhǔn)備周期占飛機研制周期的１／２以上，而裝配型架的設(shè)計制造是飛機生產(chǎn)準(zhǔn)備的主要內(nèi)容之一。減少型架的制造時間對縮短整個飛機研制周期有重要意義。為縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，人們希望飛機設(shè)計完成后，生產(chǎn)工裝很快就能投入使用，而型架設(shè)計的依據(jù)是飛機構(gòu)造數(shù)據(jù)，因而傳統(tǒng)的型架設(shè)計往往在飛機設(shè)計完成后才開場進展。實際生產(chǎn)過程中，在型架設(shè)計中確定裝配設(shè)計方法裝配對象的設(shè)計數(shù)據(jù)經(jīng)常改動，導(dǎo)致裝配型架的設(shè)計隨之改動，這又延長了型架的設(shè)計制造周期。 確定裝配設(shè)計方法 為縮短飛機研制周期，目前國外許多

12、公司都采用了“確定裝配〞設(shè)計方法。裝確定裝配是用來描述產(chǎn)品設(shè)計過程的一個術(shù)語，其根本思想是構(gòu)成產(chǎn)品的不同零件在預(yù)定義的結(jié)合面配合裝配，整個裝配過程不需要專門的測量儀器和復(fù)雜的測量及調(diào)整。確定裝配設(shè)計方法屬于面向制造和裝配的設(shè)計方法的一局部，這種設(shè)計方法的潛在好處是減少工裝和工具，提高裝配效率，從而減少生產(chǎn)準(zhǔn)備周期和制造費用。從理論上講，這種設(shè)計方法要求零件的準(zhǔn)確度高，不同零件“吸附在一起〔Ｓｎａｐ　ｔｏｇｅｔｈｅｒ〕〞就可保證產(chǎn)品裝配的準(zhǔn)確度。因此，這種設(shè)計方法必須以三維ＣＡＤ系統(tǒng)和智能設(shè)計為設(shè)計工具，以高精度ＣＮＣ設(shè)備為加工手段。 在型架設(shè)計中確定裝配設(shè)計方法的一個具體應(yīng)用就是采用“銷釘板

13、〞〔Ｐｅｇｂｏａｒｄ〕，比方在立柱上加工許多標(biāo)準(zhǔn)的坐標(biāo)孔，有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的銷釘與坐標(biāo)孔配合。為了定位裝配對象，專門加工了許多定位用刻度板完成專用構(gòu)造的設(shè)計制造，這些刻度板上也有坐標(biāo)孔，專用門加工了許多定位用刻度板，這些刻度板上也有坐標(biāo)孔，可以通過銷釘及相應(yīng)的坐標(biāo)孔將刻度板定位在立柱的銷釘板上?？潭劝迨菍ｉT針對針對裝配對象的特點加工的，用于桁條等構(gòu)造的定位。 飛機構(gòu)造和裝配型架的并行設(shè)計 民用飛機的構(gòu)造尺寸愈來愈大，如目前最大的超大型客機Ａ３８０，雙層客艙，高２４ｍ，長７３ｍ，翼展寬８０ｍ，標(biāo)準(zhǔn)機型載客５５０～６５０人。飛機構(gòu)造的大型化對設(shè)計人員提出了新的挑戰(zhàn)。由于構(gòu)造尺寸的增大，設(shè)計人員需要解

14、決承載和空氣動力外形方面所遇到的許多問題，從而導(dǎo)致設(shè)計周期更長，設(shè)計更改更多，這必然影響工裝的設(shè)計、制造周期，延長了產(chǎn)品的上市周期。 要縮短產(chǎn)品上市周期，在飛機構(gòu)造設(shè)計的同時就應(yīng)開場工裝設(shè)計，即飛機產(chǎn)品和飛機工裝的并行設(shè)計。由于工裝的設(shè)計依據(jù)來源于飛機產(chǎn)品數(shù)據(jù)，要在最終產(chǎn)品數(shù)據(jù)還未確定的情況下進展工裝設(shè)計，工裝的局部構(gòu)造必須獨立于產(chǎn)品數(shù)據(jù)。工裝和產(chǎn)品并行設(shè)計的一個根本思路是改變傳統(tǒng)的工裝構(gòu)造，將其劃分為獨立于產(chǎn)品數(shù)據(jù)或只需要根本數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造和依賴于最終產(chǎn)品數(shù)據(jù)的專用構(gòu)造件兩局部。裝配型架的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造局部主要有立柱、底座、輔助支撐等，專用局部主要有用于定位桁條的刻度板、接頭定位件等。專用件一般

15、尺寸較小，設(shè)計、加工制造周期很短，并且不需專門的大型加工設(shè)備。標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造的設(shè)計不需要最終產(chǎn)品數(shù)據(jù)或只需一些根本數(shù)據(jù)，因此在飛機產(chǎn)品設(shè)計的初期就可進展設(shè)計制造可進展設(shè)計制造，當(dāng)產(chǎn)品最終版本發(fā)放后只需較短的時間就可完成專用構(gòu)造的設(shè)計制造。標(biāo)準(zhǔn)件和專用件采用確定裝配設(shè)計方法非常方便，并且不需專用安裝工具，裝配周期短。這樣，在產(chǎn)品設(shè)計完成后很短時間內(nèi)型架就可投入產(chǎn)品裝配。 確定裝確定裝配和并行設(shè)計方法在Ａ３８０壁板裝配型架的設(shè)計制造中取得了巨大的成功?？罩锌蛙囉疽匀S零件實體定義和開發(fā)的智能設(shè)計系統(tǒng)為工具，制造工程師可以將零件幾何特征很快轉(zhuǎn)換為桁條定位指針，用于定位每一個桁條。 裝配型架的柔性

16、設(shè)計 大型飛機的裝配型架更加龐大，制造周期長，占地面積大。傳統(tǒng)的裝配型架采用剛性構(gòu)造，一套型架只能裝配一個組合件或部件。柔性裝配型架可以裝配不同產(chǎn)品，能夠減少型架數(shù)量，從而減少工裝制造周期和費用，減少生產(chǎn)用地。 柔性設(shè)計的根本思想是在型架中采用可以快速調(diào)整的機構(gòu)，以滿足不同裝配對象的裝配要求。一般型架有數(shù)個立柱，每個立柱上有多個定位件。分析Ａ３４０－６００的柔性型架的桁條定位局部可以發(fā)現(xiàn)。柔性型架的立柱、定位件，甚至底座都是可以移動或調(diào)整的。采用確定裝配設(shè)計方法設(shè)計制造的Ａ３８０壁板裝配型架有數(shù)個桁條定位在型架上。型架的立柱上有帶多個坐標(biāo)孔的“銷釘板〞上。 定位桁條的刻度板通過定位梢固定

17、在“銷釘板〞上。立柱上的定位指針在Z向可以通過螺紋調(diào)整，通過絲杠可以在Ｙ向移動。立柱通過底座上的導(dǎo)軌可作Ｘ向移動　。為了保證裝配對象在Ｙ向的定位，在底座上往往有多個輔助支撐。輔助支撐通過導(dǎo)軌可作Ｘ向移動，Ｙ向定位點可以通過調(diào)整伸縮頂桿來調(diào)整?？湛陀局圃斓娜嵝愿咚巽T接系統(tǒng)中有兩套柔性裝配型架，可以鉚接Ａ３３０／３４０，Ａ３１９／３２０／３２１；Ａ３００系列飛機機翼上下共有１２種壁板，型架經(jīng)過一定的調(diào)整，還可用于８種壁板的裝配。每套型架有１０個可移動的立柱，２個圍框式接頭定位板，５個輔助支撐及底座。每個立柱上有一套定位系統(tǒng)以滿足不同壁板構(gòu)造的定位要求。定位系統(tǒng)包括４個可調(diào)節(jié)指針定位機構(gòu)，其中

18、上下２個指針從蒙皮外外表定位，中間兩個指針從蒙皮內(nèi)部對壁板定位。 大型飛機裝配型架在飛機研制過程中占有重要地位，其設(shè)計方法對飛機研制周期有較大影響。柔性設(shè)計方法和并行設(shè)計的采用可明顯縮短型架的制造周期，減少型架數(shù)量和占地面積，對降低本錢和縮短研制周期具有重要的影響。確定裝配設(shè)計方法是并行設(shè)計和柔性設(shè)計實施的根底，而確定裝配設(shè)計方法必須以三維實體定義和智能設(shè)計系統(tǒng)為設(shè)計工具，以提高ＣＮＣ加工設(shè)備為手段。 三、飛機裝配中膠接工藝特點及其應(yīng)用案例 膠接是利用膠粘劑在聯(lián)接面上產(chǎn)生的機械結(jié)合力、物理吸附力和化學(xué)鍵合力而使兩個膠接件起來的工藝方法。膠接不僅適用于同種材料，也適用于異種材料。膠接工藝簡

19、便，不需要復(fù)雜的工藝設(shè)備，膠接操作不必在高溫高壓下進展，因而膠接件不易產(chǎn)生變形，接頭應(yīng)力分布均勻。在通常情況下，膠接接頭具有良好的密封性、電絕緣性和耐腐蝕性。 膠接是通過膠粘劑將零件連接成裝配件的一種方法。與傳統(tǒng)的連接方法相比有以下顯著的特點： 膠接的優(yōu)點： 〔1〕不削弱基體材料，形成的接縫時連續(xù)的，受力分布比擬均勻，連接薄板時，改善了支撐情況，提高了臨界應(yīng)力； 〔2〕減輕構(gòu)造重量，提高疲勞強度； 〔3〕多層膠接提高材料利用率，提高構(gòu)造破壞平安性能； 〔4〕膠接構(gòu)造平滑，有良好的氣動性能； 〔5〕有良好的密封性； 〔6〕膠接層對金屬有防腐保護作用，可以絕緣和防止電化學(xué)腐蝕 膠

20、接的缺點。 〔1〕性能分散力較大； 〔2〕生產(chǎn)質(zhì)量控制要求嚴格； 〔3〕膠接質(zhì)量不易檢查； 〔4〕使用范圍受限制，存在老化問題。 由于上述的種種優(yōu)缺點，膠接技術(shù)在工業(yè)和生活中的應(yīng)用非常廣泛。當(dāng)今金屬膠接技術(shù)的開展方向； 1不斷完善及提高膠接質(zhì)量品質(zhì)； 2不斷降低本錢、提高生產(chǎn)效率； 3開拓和開展新材料、新構(gòu)造的航空膠接技術(shù)。 膠接的一大重要應(yīng)用是設(shè)備的密封。用液態(tài)的密封膠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的橡皮、石棉銅片等固態(tài)墊料,使用方便，且可降低對密封面加工精度的要求，同時密封膠不會產(chǎn)生固態(tài)墊片因壓縮過度和長時間受力而出現(xiàn)的彈性疲勞破壞，使密封效果更加可靠。航空工業(yè)是膠接應(yīng)用的重要部門。由于金屬聯(lián)

21、接件的減少，膠接構(gòu)造與鉚接或構(gòu)造相比，可使機件重量減輕20～25%，強度比鉚接提高30～35%，疲勞強度比鉚接提高10倍。因而現(xiàn)代飛機的機身、機翼、舵面等都大量采用膠接的金屬板金構(gòu)造和蜂窩夾層構(gòu)造，有的大型運輸機膠接構(gòu)造達3200米(,有的轟炸機膠接面積占全機外表積的85%。膠接構(gòu)造在航天領(lǐng)域中必不可少，它有著阻裂、吸波、減震、隔音等特殊作用已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航天工業(yè)當(dāng)中。 圖 3-1 現(xiàn)代飛機的膠接 然而在傳統(tǒng)的飛機制造過程中需要大量鉚釘將金屬板連接起來(一架小型飛機需要上萬個鉚釘)，假設(shè)采用膠接代替鉚接，可使飛機質(zhì)量減輕20%、強度提高30%}IZ}。如果飛機機身的壁板、整體油箱、機翼

22、的零部件、直升機旋翼、艙門和地板等均采用膠接構(gòu)造，可明顯減輕飛機的質(zhì)量、改善抗疲勞性和抗腐蝕性能，并具有節(jié)油提速增加航程、氣動性能好、工藝簡單、降低本錢、密封絕緣、外表光滑美觀和應(yīng)力分布均勻等優(yōu)點。目前在各種軍用飛機、民用飛機的制造過程中，許多部位均采用構(gòu)造膠進展粘接與密封(如機身隔框、后機身蒙皮、發(fā)動機整流罩、副翼蒙皮、機翼前緣、垂尾和平尾前緣、翼根整流片、飛機油箱、機窗、座艙!13-14}以及隔板、壓板、防火層、出人門、窗口、氣孔、管路、機身門窗、各種箱蓋端面、垂尾及方向舵連接處等)。 所謂大飛機是指起飛總質(zhì)量超過100t的運輸類飛機，既包括軍用、民用大型運輸機，也包括150座以上的干線

23、客機。近年來在國際大飛機工程研究中，高分子膠粘劑的作用舉足輕重: ① 具有粘接飛機零部件的作用； ② 具有良好的使用性能(如優(yōu)異的加工性能、良好的熱性能、優(yōu)良的粘接性能、低密度、抗老化性優(yōu)和環(huán)境穩(wěn)定性好等)。 因此，膠接構(gòu)造取代傳統(tǒng)連接方式是一種必然趨勢，對提高產(chǎn)品性能、減輕構(gòu)造質(zhì)量、簡化制造工藝和降低費用等具有明顯作用。 在飛機制造過程中使用的構(gòu)造膠主要有 ①青構(gòu)造膠，如自力-2,J-44-1,SY-13,J-40和SY-18等； ②酚醛/丁睛構(gòu)造膠，如JX-4,J-04,XJ-9,SF-1,JX-9,J-O1(用于粘接金屬、非金屬構(gòu)造件，20℃剪切強度>20MPa,150}C剪

24、切強度>9MPa)和J-15(20℃剪切強度>29.4MPa,150}剪切強度>>15.7MPa,250}C剪切強度>>8.0MPa)等； ③氨酚醛/丁睛構(gòu)造膠，如J-03(20}C剪切強度)20MPa,1509C剪切強度)7MPa)等； ④酚醛/EP/丁睛構(gòu)造膠，如J-42等； ⑤改性EP構(gòu)造膠，如自力一4,SL-1等;OEP/聚硫構(gòu)造膠，如SY-16 等； ⑥酚醛/縮醛/EP構(gòu)造膠，如SY-32等； ⑦酚醛/縮醛/有機硅構(gòu)造膠，如204等。 我國從20世紀(jì)50年代末開場研制航空用構(gòu)造膠(比國外晚了1020年):首先仿制了尼龍/酚醛有孔蜂窩構(gòu)造膠，其缺點是耐水性能很差;然后改用

25、了自制的丁睛/酚醛構(gòu)造膠(耐溫2000C)20世紀(jì)70年代初，成功研制出環(huán)氧/丁睛型自力一2構(gòu)造膠，并將其用于直一五機旋翼無孔蜂窩后段的膠接，從而有效解決了有孔蜂窩構(gòu)造開膠等問題;隨后開發(fā)了多種無孔蜂窩構(gòu)造膠及其配套膠;20世紀(jì)80年代，環(huán)氧/聚礬型膠粘劑。SY-14膠膜研制成功;1984年，磷酸陽極化耐久鋁蜂窩芯研制成功;20世紀(jì)90年代，研制出包括膠膜I}l、底膠和發(fā)泡膠在內(nèi)的中溫固化、高溫固化構(gòu)造膠系列，特別是中溫固化構(gòu)造膠的應(yīng)用使航空技術(shù)有了較大的進展。近年來某些主要的飛機制造公司相繼建立了膠接生產(chǎn)線:西飛公司的膠接生產(chǎn)線，其面積達6000mZ，熱壓罐最大直徑3.6m、長lOm;沈飛公

26、司的鋁合金磷酸陽極化工藝取消了含鉻酸鹽脫氧工序，采用硝酸脫氧，在國際上處于領(lǐng)先地位。近三年來，我國航空等運輸用膠粘劑用量的增長率到達11.8%左右}，由此說明國內(nèi)航空用膠粘劑的需求量與日俱增。國內(nèi)自制的膠粘劑很多都不能滿足使用要求，因此每年必須進口大量構(gòu)造膠和密封膠固。1998年我國自制的膠粘劑僅占世界總量的7%，而美國產(chǎn)品占35%I'}1;航空用膠粘劑更是少之又少。國內(nèi)客機中大多采用自力一2等構(gòu)造膠。 膠接構(gòu)造在航天領(lǐng)域中必不可少，它有著阻裂、吸波、減震、隔音等特殊作用已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航天工業(yè)當(dāng)中。 圖 3-2 Cy-35 隨著近代科學(xué)技術(shù)的快速開展，運載火箭、洲際導(dǎo)彈、航天飛機等

27、空間運載工具以及飛機、汽車、船舶等交通工具都朝著質(zhì)量輕、可靠性好、壽命長和能耗低等方向開展。這些新的設(shè)計理念對膠粘劑的性能提出了更高的要求，即膠粘劑既要具備良好的綜合力學(xué)性能，還要具備足夠的耐熱性能，’}。在飛機高速飛行過程中，蜂窩構(gòu)造件外表的局部溫度可260--316℃，其內(nèi)部溫度也可到達200-260℃。由于鋁合金的最高使用溫度是180℃，故必須采用欽合金或碳纖維復(fù)合材料來制造蜂窩構(gòu)造件。這種構(gòu)造的設(shè)計要求膠粘劑除了具有耐高溫性能之外，還必須對欽合金、碳纖維復(fù)合材料等具有良好的粘接性能。因此，航空航天等高科技領(lǐng)域?qū)?gòu)造膠綜合性能的要求越來越高，21世紀(jì)的民用飛機要求構(gòu)造材料必須朝著低密度、

28、高強度、高韌性、耐高溫、抗氧化、抗腐蝕、抗疲勞以及隱身吸波性好等方向開展，而優(yōu)良的航空用構(gòu)造膠在制造滿足上述要求的航空構(gòu)造部件方面，具有重要的作用。近年來飛機上所用膠粘劑的品種不斷增多、數(shù)量不斷增大，其中改性EP(環(huán)氧樹脂)膠粘劑[4[占68%，此外還包括改性PU聚氨醋)、聚酞亞胺[5-6]和雙馬來酞亞胺等膠粘劑。另外，構(gòu)造膠已廣泛用于客機的制造:波音一747飛機(膠接面積3200mz)，洛克希德公司L-1011飛機(2800mz)，德國MBB公司A300飛機(586m2)和A310飛機(631m2);而美國B-58飛機上的機身機翼、操作面和整流罩等部位，其膠接面積為全機的80% 四、先進飛

29、機裝配技術(shù)及其應(yīng)用案例 ? 飛機裝配是根據(jù)尺寸協(xié)調(diào)原那么，將飛機零件或組件按照設(shè)計和技術(shù)要求進展組合、連接形成更高一級的裝配件或整機的過程。社會的需求、市場競爭及相關(guān)技術(shù)的不斷開展，推動著飛機裝配技術(shù)不斷向更高水平演進。迄今為止，飛機裝配技術(shù)已經(jīng)歷了從人工裝配、半自動化裝配到自動化裝配的開展歷程，目前快速開展的柔性裝配將自動化裝配技術(shù)推向了一飛機裝配技術(shù)已經(jīng)歷了從人工裝配、半自動化裝配到自 動化裝配的開展歷程，目前快速開展的柔性裝配將自動 化裝配技術(shù)推向了一個新的高度。 國外先進裝配技術(shù)的開展?fàn)顩r ????? 近10余年來，國外飛機裝配技術(shù) 開展迅速，以B777、A340、A380、 F

30、-22、F-35等為代表的新型軍、民機集中反映了國外飛機制造技術(shù)的現(xiàn) 狀和開展趨勢，在裝配技術(shù)上基于單 一產(chǎn)品數(shù)據(jù)源的數(shù)字量尺寸協(xié)調(diào)體 系，實施數(shù)字化尺寸工程技術(shù)，通過裝配仿真實現(xiàn)裝配過程優(yōu)化，應(yīng)用柔 性模塊化的工裝 技術(shù)、加工和檢測單元并集成應(yīng) 用為一系列的自動化裝配系統(tǒng)進 行機體構(gòu)造的自動化裝配，大量米用了長壽命連接技術(shù)，實現(xiàn)了長壽命飛機構(gòu)造的高質(zhì)量、高效率裝配。下面分別從自動化裝配工裝、自自動化裝配單元、自動化裝配系統(tǒng)、自動制孔、自動鉆鉚、裝配檢測、數(shù)字化裝配管理 技術(shù)等方面來介紹國外先進裝配技術(shù)。 1、自動化裝配工裝技術(shù) 與傳統(tǒng)的裝配工裝不同，國外裝 配工裝已經(jīng)開展成數(shù)控自動化工裝

31、，主要包括行列式柔性裝配工裝、多點成形真空吸盤式柔性裝配工裝、分散式機身柔性裝配工裝、自動對接平合等幾類，它們具有模塊化、數(shù)字化和自動化的特點。 〔1〕?行列式柔性裝配工裝 行列式柔性裝配工裝包括壁板工裝和翼梁工裝。前者用于空客系列民機的機翼壁板的裝配，后者用于波音 飛機如 B-737、B-777、C一 17 等飛 機翼梁的裝配。空客機翼壁板柔性裝 配工裝可完成A330/340、A319/ 320/321 /A300系列飛機的機翼壁板 的裝配。最新的A380飛機也采用了此類裝配工裝。 〔2〕多點陣成形真空吸盤式柔性 裝配工裝 多點陣成形真空吸盤式柔性裝配工裝由一組立柱吸盤組成，吸盤在程

32、序控制下可進展三維移動定位，生成與裝配件曲面完全符合并均勻分布的吸附點陣，能準(zhǔn)確、可靠地定位和夾持壁板。當(dāng)產(chǎn)品外形發(fā)生變化時，吸附點陣布局自動進展調(diào)整，可以適應(yīng)不同的裝配件外形。自上世紀(jì)90年代初開場，這種基于多點陣成形真空吸盤式柔性裝配工裝技術(shù)已廣泛應(yīng)用于戴姆勒一奔馳宇航、波音、麥道、格魯門、英宇航、CASA、EADS/空 客、龐巴迪宇航等公司軍、民用飛機的柔性裝配和生產(chǎn)中 (1)?機身分散式柔性裝配工裝。 ????? 分散式機身柔性裝配工裝基于激光跟蹤定位，并由CNC控制的一組 工裝單元組成，消除了傳統(tǒng)大型裝配 型架的應(yīng)用，促進了裝配的自動化和柔性，具有構(gòu)造簡單、開敞性好、占地面積小、

33、可重組等優(yōu)點，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于大型飛機機身的裝配制造。 (2)?自動化對接平臺 ????? 自動化對接平臺由計算機控制的 自動化千斤頂〔或定位器〕、激光測量系統(tǒng)和平臺控制系統(tǒng)組成。與傳統(tǒng)對接平臺相比，機質(zhì)量大幅提高，效率高，周期短，通用性強，能 適應(yīng)不同尺寸的機身機翼構(gòu)造。 2自動化裝配單元技術(shù) ????? 國外大型民機構(gòu)造廣泛采用自動化裝配工藝，其根底是數(shù)控工裝、家共和檢測單元、數(shù)字化定位等技術(shù)。加工單元主要包括制孔單元、孔強化單元、自動注膠單元、自動送料單元、緊固件插入單元、環(huán)槽釘 安裝單元、抽釘安裝單元、焊接單元等；檢測單元包括照相測量孔定位單元、法線檢測單元、孔檢測單元等 〔1

34、〕制孔單元用于對構(gòu)造進展鉆孔和锪窩。制孔單元一般由鉆孔主 軸、鉆夾頭、位置反應(yīng)線性編碼器、 伺服進給機構(gòu)、平安機構(gòu)等組成。 〔2〕孔強化單元通過芯棒對開縫襯套的脹形實現(xiàn)對孔的擠壓，完成孔強化，以提高連接孔的耐疲勞性能?？讖娀瘑卧饕擅绹诩夹g(shù)〔FTI〕公司開發(fā)。 〔3〕自動注膠單元用于鉚釘或螺 栓安裝前將一定量的密封膠注入孔內(nèi) (從沉頭窩一側(cè))，注膠時通過轉(zhuǎn)動實 現(xiàn)密封膠在孔內(nèi)的均勻涂敷。 〔4〕自動送料單元用于完成緊固 件的自動送料，有料斗式和提箱式2 種類型。提箱式送料單元包括離線式 緊固件填充站、緊固件存儲箱、送料 自動選擇裝置、提箱手動清理裝置等 幾個局部。提箱式送料單元可以

35、完成 無頭鉚釘、環(huán)槽釘、沉頭鉚釘、凸頭鉚釘和環(huán)圈等的自動送料。 〔5〕緊固件插入單元用于測量緊 固件長度、插入間隙型緊固件和安裝 干預(yù)型緊固件。緊固件插入單元的主 要組件有用于送料的供料頭、帶編碼器的氣缸、插入和安裝的驅(qū)動器等， 通過線性光柵編碼器〔光刻尺〕進展 軸向定位，對緊固件的插入過程進展 監(jiān)控和確認，實時反應(yīng)緊固件的長 度、方位、直徑、干預(yù)水平和安裝速度等信息。 〔6〕鉚接單元分傳統(tǒng)的液壓式壓 鉚單元、新型電磁鉚接和電動鉚接單元3種。元動力頭輕巧， 鉚接效率髙，鉚接千涉量均勻。電動 鉚接單元采用滾柱絲杠伺服進給技術(shù) 實現(xiàn)鉚接，具有高精度、高重復(fù)性且無油污染的特點。 〔7〕環(huán)槽釘安

36、裝單元使用時先將 環(huán)槽釘插入，然后在釘尾一側(cè)自動安 裝環(huán)圈并實現(xiàn)鉚接助 電磁鉚接技術(shù)實現(xiàn)了環(huán)圈的自動安裝，該技術(shù)普遍用于波音和空客大型民機壁板的自動化裝配。 〔8〕抽釘安裝單元用于復(fù)合材料 構(gòu)造單面螺紋抽釘?shù)淖詣影惭b，已在 空客飛機復(fù)合材料平尾的自動化裝配中應(yīng)用。 〔9〕銑平單元用于銑平無頭鉚釘、 補償頭鉚釘、冠頭鉚釘?shù)瘸尚魏蟮尼?頭和單面抽釘安裝后的凸出局部，保證飛機的良好氣動外形。 〔10〕焊接單元用 于飛機金屬構(gòu)造的自 動化焊接裝配。目前應(yīng)用的先進技術(shù)有激 光焊接、攪拌摩擦焊 等。 〔11〕照相檢測單元用于通過機器視覺 顯示、確認和校準(zhǔn)加 工點的位置。 〔12〕法線檢測單元采用

37、數(shù)個渦流傳感器或小型激光測 距儀進展多點測量以確定工件加工點 的法線，反應(yīng)至機床控制系統(tǒng)進展調(diào) 整以保證制孔的垂直度要求。 〔13〕孔檢測單元采用帶伺服驅(qū)動 的探針測量孔的直徑和同心度。檢測 中通過接近開關(guān)預(yù)防碰撞，保護壁板 或探針免受損害?？譖數(shù)據(jù)通過機器反應(yīng)以便識別超差情況。 3?? 自動化裝配系統(tǒng) ????? 國外飛機自動化裝配技術(shù)已從由單臺數(shù)控自動鉆鉚機和數(shù)控托架組成 的自動鉆鉚系統(tǒng)向由柔性裝配工裝、模塊化加工單元、數(shù)控定位系統(tǒng)(包 括機器人)、自動送料系統(tǒng)和數(shù)字化檢測系統(tǒng)等組成的柔性裝配系統(tǒng)發(fā) 展。柔性裝配系統(tǒng)主要包括機翼壁板 柔性裝配系統(tǒng)、翼梁柔性裝配系統(tǒng)、 復(fù)合材料尾翼柔性

38、裝配系統(tǒng)、機身壁 板柔性裝配系統(tǒng)、機器人柔性裝配系統(tǒng)、機身環(huán)鉚自動裝配系統(tǒng)和自動對接平臺等。 (1)柔性壁板裝配系統(tǒng)已廣泛應(yīng) 用于空客系列飛機機翼壁板的裝配。 柔性翼梁裝配系統(tǒng)已用于大多數(shù)波音 民機翼梁大型構(gòu)件的自動化裝配，它集成了電磁鉚接技術(shù)和運動磁軛裝配及技術(shù)，其最新的開展是E 5 0 00 (ASAT4)C -17第四代自動化翼梁柔性裝配系統(tǒng)。上述柔性裝配系統(tǒng)的最 顯著特點是采用了電磁鉚接動力頭和 行列式高速柱陣柔性裝配工裝，能適 應(yīng)不同規(guī)格和尺寸的壁板或翼梁的柔 性裝配 〔2〕德國BROTJE公司開發(fā)的機身壁板用了自動環(huán)鉚 技術(shù)，在A380、B—737、C一 17等飛機機身壁板上得

39、到了應(yīng)用。 (3)?復(fù)合材料升降舵柔性裝配系 統(tǒng)可完成后緣的測量和校準(zhǔn)、壁板鉆 孔和锪窩、鉚釘選擇和供應(yīng)、注膠、 鉚接、壁板外表波紋度測量等過程。 (4)EI公司與空客英國公司聯(lián)合開發(fā)了一種機器人柔性裝配系統(tǒng)，用 于機翼壁板與骨架的裝配。該系統(tǒng)的 主要功能有：壓緊壁板、壁板厚度測 量、鉆孔、}檢測、插入，栓和環(huán)槽 釘并安裝公司開發(fā) 了一套用于A380尾翼扭力盒的自動化裝配的Tricept805虛擬軸機器人裝配系統(tǒng)(制孔和安裝單面緊固等)。 德國開發(fā)了一種用于復(fù)合材料機身裝 配的機器人裝配系統(tǒng)。 4自動制孔技術(shù) 現(xiàn)代飛機構(gòu)造大量采用復(fù)合材 料、鈦合金等難加工材料，大型飛機 還對大尺寸孔的

40、制備精度提出了更高 的要求，因此普遍采用了自動化柔性 制孔技術(shù)，以滿足構(gòu)造的長壽命、隱身、互換性的要求。自動制孔系統(tǒng)包 括機艙地板制孔系統(tǒng)、機翼壁板制孔 系統(tǒng)、長桁柔性制孔系統(tǒng)、柔性跟蹤 制孔單元、小型移動式自動制孔單 元、機器人制孔系統(tǒng)等。 5自動鉆鉚技術(shù) 自動鉆鉚技術(shù)從70年代起就普遍采用，目前國外飛機制造商仍有相當(dāng)大的裝配工作由常規(guī)的配有半自動 或全自動托架的、以液壓為動力的自動鉆鉚機完成，GEMCOR公司還開發(fā)了全電動鉚它依靠電動滾 柱絲桿線性動力頭提供壓力來完成鉚 接。用全電動鉚接取代液壓鉚接已成為自動鉆鉚機的開展趨勢。 6裝配的先進檢測和試驗技術(shù) 目前國外在裝配檢測和試驗方

41、面 采用了激光跟蹤定位和幾何尺寸檢 測、復(fù)合材料裝配件的自動化無損探 傷、紅外照相檢測、飛機密封構(gòu)造先 進泄漏檢測等技術(shù)。 國內(nèi)飛機裝配技術(shù)的開展建議 為了保證連接的質(zhì)量,提高機體 的疲勞壽命，提高 生產(chǎn)效率，國外 軍、民機普遍采用 自動化裝配技術(shù)，只是在自動化難以實現(xiàn)的情況下，局部采用人工裝 配。 根據(jù)國內(nèi)飛 機裝配技術(shù)的開展現(xiàn)狀，參考國外軍、民機自動化裝 配技術(shù)的總體應(yīng)用狀況,提出國內(nèi)飛 機裝配技術(shù)的開展建議： 〔1〕積極組織開發(fā)和配置自動托架系統(tǒng)，加強自動鉆鉚技術(shù)的研究， 提髙自動鉆鉚設(shè)備的應(yīng)用水平。 〔2〕開展柔性裝配技術(shù)，包括： 柔性裝配工裝技術(shù) 自動化加工單元技術(shù) 裝配自動化檢測技術(shù)； 自動化裝配系統(tǒng)集成技術(shù)； 裝配數(shù)字化定位技術(shù) 數(shù)字化裝配工工藝規(guī)劃技術(shù) 〔3〕以國內(nèi)研制為主，結(jié)合引進 國外先進技術(shù)，實現(xiàn)柔性裝配工裝、 加工單元和檢測單元的國產(chǎn)化，以滿足國內(nèi)航空工廠對飛機柔性裝配系統(tǒng) 所提出的大量需求。 五、參考文獻 1、范玉清 .現(xiàn)代飛機制造技術(shù)[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001. 2、徐冰清，劉玉芳. 飛機制造工藝學(xué). 北京航空航天大學(xué)講義，1997 3、黃良. 飛機裝配工藝學(xué)[M]. 北京：航空工業(yè)出版社，1993. 4張德欣. 飛行器制造技術(shù)[M]. 哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2006.