飛機(jī)裝配定位方法及其應(yīng)用案例

1、一、 飛機(jī)裝配定位方法及其應(yīng)用案例飛機(jī)裝配過(guò)程一般是由零件先裝配成比較簡(jiǎn)單的組合件和板件，然后逐漸地裝配成比較復(fù)雜的鍛件和部件，最后將部件對(duì)接成整架飛機(jī)。機(jī)翼和機(jī)身具有不同的功能，故結(jié)構(gòu)不同，所以要設(shè)計(jì)成兩個(gè)單獨(dú)的部件，發(fā)動(dòng)機(jī)裝在機(jī)身內(nèi)，為便于更換，維護(hù)和修理，將機(jī)身分為前機(jī)身和后機(jī)身，鴕面相對(duì)于固定翼作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故劃分為單獨(dú)部件，某些零件設(shè)計(jì)有可卸件，以便維護(hù)，檢查及裝填用。在裝配過(guò)程中首要問(wèn)題是要按圖紙及設(shè)計(jì)要求確定零件，組合件之間的相對(duì)位置，即進(jìn)行裝配定位。定位方法是完成在裝配過(guò)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位法四種常用的定位方法：&#

2、160;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(lái)確定裝配位置。這種裝配定位方法簡(jiǎn)便易行，裝配開(kāi)放，協(xié)調(diào)性好，在一般機(jī)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(shí)一般沒(méi)有修配或補(bǔ)充加工等工作。在飛機(jī)制造中，液壓、氣動(dòng)附件以及具有如（圖1-1）所示，連接框和長(zhǎng)行用的角片可以預(yù)先裝在長(zhǎng)行上，然后按角片確定框的縱向位置，或者在骨架裝配時(shí)按框和長(zhǎng)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(qiáng)，多用于小零件和小組合件的定位，方法簡(jiǎn)單、方便。2、用畫線定位即待裝配的零件按畫在零件上的線條確定裝配位

3、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(wú)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)生差錯(cuò)，所以在飛機(jī)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(guò)程如下：裝配以前，在各個(gè)零件的部分鉚釘位置上（一般是每隔400mm左右鉆一個(gè)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(shí)個(gè)零件之間的相對(duì)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)量取決于

4、零件的尺寸和剛度，一般不少于兩個(gè)。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)用比較廣泛。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(diǎn)： （1）定位迅速、方便； （2）減少或簡(jiǎn)化裝配型架； （3）開(kāi)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(duì)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(jìn)行裝配。4、用裝配型架定位最基本的一種定位方法。準(zhǔn)確度取決

5、于裝配型架的準(zhǔn)確度，保證裝配準(zhǔn)確度先保證裝配型架的準(zhǔn)確度。由于飛機(jī)的零件、組合件尺寸大，剛度小，因此，為了進(jìn)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(jī)裝配中通常采用裝配型架（夾具）定位來(lái)保證零組件在空間相對(duì)準(zhǔn)確的位置關(guān)系。裝配型架定位是飛機(jī)制造中最基本的一種定位方法，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(jī)械產(chǎn)品的裝配夾具是為了提高生產(chǎn)生產(chǎn)率，而飛機(jī)裝配型架的主要功能是確保零件組件在空間相對(duì)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(jī)翼裝配型架示意圖圖1-4所示為機(jī)翼裝配型架示意圖。機(jī)翼外形由卡板定位，機(jī)翼接頭及副翼懸掛接頭由反映部件

6、之間連接關(guān)系的接頭定位器來(lái)定位。飛機(jī)裝配中采用了大量裝配復(fù)雜的型架，使制造費(fèi)用大，生產(chǎn)準(zhǔn)備期長(zhǎng)，因此，在型架設(shè)計(jì)中應(yīng)仔細(xì)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，使型架結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單。裝配型架定位的特點(diǎn)： （1）裝配的準(zhǔn)確度高，有校驗(yàn)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(kāi)敞，定位件占具空間； （4）保證產(chǎn)品達(dá)到生產(chǎn)互換和使用互換的要求；（5）生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)。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(gè)零件上。 6、用基準(zhǔn)定位孔定位

7、，基準(zhǔn)定位孔是配置在兩個(gè)組合件板件或者鍛件，而裝配孔在兩個(gè)零件上對(duì)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(jiǎn)單可靠；（3）所用的工藝裝備簡(jiǎn)單，制造費(fèi)用少。二、飛機(jī)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(guò)定位來(lái)保證零件的準(zhǔn)確形狀，這樣才能保證工件在裝配過(guò)程中既有準(zhǔn)確形狀又有必須的工藝剛度。其次，無(wú)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(jī)械制造中保證產(chǎn)品互換性主要通過(guò)公差及配合制度和通用量具，而飛機(jī)制造中通過(guò)相互協(xié)調(diào)的成套的裝配型架。因此型架的另一特

8、點(diǎn)是成套性和協(xié)調(diào)性。2、改善勞動(dòng)條件，提高裝配工作生產(chǎn)率，降低成本。飛機(jī)裝配型架關(guān)鍵特性具有一般關(guān)鍵特性的特點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合飛機(jī)柔性裝配型架與數(shù)字化測(cè)控制系統(tǒng)在飛機(jī)裝配中的應(yīng)用，飛機(jī)裝配型架關(guān)鍵特性還具有一些獨(dú)特的特點(diǎn)：1）在裝配型架設(shè)計(jì)階段，根據(jù)用戶需求與被裝配產(chǎn)品特點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)前企業(yè)擁有的加工、制造等能力，設(shè)計(jì)產(chǎn)品裝配型架。在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要涉及為保證飛機(jī)產(chǎn)品主要尺寸和位置的定位器設(shè)計(jì)、保證產(chǎn)品外形準(zhǔn)確度的定位面的設(shè)計(jì)等，初步把這些主要尺寸作為關(guān)鍵特性進(jìn)行控制。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(cè)量性和可控制性沿制造樹(shù)逐級(jí)向下傳遞，形成關(guān)鍵特性樹(shù)，同時(shí)上級(jí)關(guān)鍵特性由下級(jí)關(guān)鍵特性保證

9、。2）在裝配型架安裝階段，把設(shè)計(jì)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，在主要定位結(jié)構(gòu)上設(shè)置靶標(biāo)點(diǎn)，把測(cè)量靶標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)與理論坐標(biāo)相比較，進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋和補(bǔ)償，精確安裝各種定位器。3）在產(chǎn)品裝配階段，控制系統(tǒng)控制隨動(dòng)定位器運(yùn)動(dòng)到理論位置以精確定位產(chǎn)品，把這類通過(guò)控制系統(tǒng)控制的隨動(dòng)定位器或定位機(jī)構(gòu)的精確定位也作為關(guān)鍵特性進(jìn)行控制。航空制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，人們要求飛機(jī)的承載能力更強(qiáng)，更高效，而交貨周期卻更短。為滿足這些嚴(yán)格的要求，飛機(jī)設(shè)計(jì)師不得不尋求更先進(jìn)的設(shè)計(jì)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(jì)系統(tǒng)加速了產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使零件、組合件的設(shè)計(jì)達(dá)到了

10、前所未有的精度。這些先進(jìn)的方法和工具為型架設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。傳統(tǒng)型架設(shè)計(jì)方法存在的問(wèn)題飛機(jī)結(jié)構(gòu)件尺寸大，剛度小，而制造精確度要求高。為保證產(chǎn)品制造精度和互換協(xié)調(diào)，飛機(jī)制造過(guò)程中采用了成套裝配型架。為減小裝配過(guò)程中結(jié)構(gòu)的變形并保證準(zhǔn)確定位，現(xiàn)有裝配型架采用剛性結(jié)構(gòu)，而且一套型架只能用于一個(gè)裝配對(duì)象，因此，飛機(jī)許多公司都采用了“確定裝配”生產(chǎn)準(zhǔn)備過(guò)程中需制造大量的裝配型設(shè)計(jì)方法。架。由于尺寸大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此，裝確定裝配是用來(lái)描述產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程的配型架的制造周期長(zhǎng)，成本高，而且占一個(gè)術(shù)語(yǔ)，其基本思想是構(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，為保證定位精度，定位件的安裝往往需

11、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(zhǎng)。一般飛機(jī)生產(chǎn)準(zhǔn)備周期占飛機(jī)研制周期的以上，而裝配型架的設(shè)計(jì)制造是飛機(jī)生產(chǎn)準(zhǔn)備的主要內(nèi)容之一。減少型架的制造時(shí)間對(duì)縮短整個(gè)飛機(jī)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(jī)設(shè)計(jì)完成后，生產(chǎn)工裝很快就能投入使用，而型架設(shè)計(jì)的依據(jù)是飛機(jī)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，因而傳統(tǒng)的型架設(shè)計(jì)往往在飛機(jī)設(shè)計(jì)完成后才開(kāi)始進(jìn)行。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，在型架設(shè)計(jì)中確定裝配設(shè)計(jì)方法裝配對(duì)象的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)經(jīng)常改動(dòng)，導(dǎo)致裝配型架的設(shè)計(jì)隨之改動(dòng)，這又延長(zhǎng)了型架的設(shè)計(jì)制造周期。確定裝配設(shè)計(jì)方法為縮短飛機(jī)研制周期，目前國(guó)外許多公司都采用了“確定裝配”設(shè)計(jì)方法。裝確定裝

12、配是用來(lái)描述產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程的一個(gè)術(shù)語(yǔ)，其基本思想是構(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(gè)裝配過(guò)程不需要專門的測(cè)量?jī)x器和復(fù)雜的測(cè)量及調(diào)整。確定裝配設(shè)計(jì)方法屬于面向制造和裝配的設(shè)計(jì)方法的一部分，這種設(shè)計(jì)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(fèi)用。從理論上講，這種設(shè)計(jì)方法要求零件的準(zhǔn)確度高，不同零件“吸附在一起（）”就可保證產(chǎn)品裝配的準(zhǔn)確度。因此，這種設(shè)計(jì)方法必須以三維系統(tǒng)和智能設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)工具，以高精度設(shè)備為加工手段。在型架設(shè)計(jì)中確定裝配設(shè)計(jì)方法的一個(gè)具體應(yīng)用就是采用“銷釘板”（），比如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

13、對(duì)象，專門加工了許多定位用刻度板完成專用結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(guò)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(duì)針對(duì)裝配對(duì)象的特點(diǎn)加工的，用于桁條等結(jié)構(gòu)的定位。飛機(jī)結(jié)構(gòu)和裝配型架的并行設(shè)計(jì)民用飛機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸愈來(lái)愈大，如目前最大的超大型客機(jī)，雙層客艙，高，長(zhǎng)，翼展寬，標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型載客人。飛機(jī)結(jié)構(gòu)的大型化對(duì)設(shè)計(jì)人員提出了新的挑戰(zhàn)。由于結(jié)構(gòu)尺寸的增大，設(shè)計(jì)人員需要解決承載和空氣動(dòng)力外形方面所遇到的許多問(wèn)題，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)周期更長(zhǎng)，設(shè)計(jì)更改更多，這必然影響工裝的設(shè)計(jì)、制造周期，延長(zhǎng)了產(chǎn)品的上市周期。要縮短產(chǎn)品上市周

14、期，在飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)就應(yīng)開(kāi)始工裝設(shè)計(jì)，即飛機(jī)產(chǎn)品和飛機(jī)工裝的并行設(shè)計(jì)。由于工裝的設(shè)計(jì)依據(jù)來(lái)源于飛機(jī)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(jìn)行工裝設(shè)計(jì)，工裝的部分結(jié)構(gòu)必須獨(dú)立于產(chǎn)品數(shù)據(jù)。工裝和產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)的一個(gè)基本思路是改變傳統(tǒng)的工裝結(jié)構(gòu)，將其劃分為獨(dú)立于產(chǎn)品數(shù)據(jù)或只需要基本數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和依賴于最終產(chǎn)品數(shù)據(jù)的專用結(jié)構(gòu)件兩部分。裝配型架的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)部分主要有立柱、底座、輔助支撐等，專用部分主要有用于定位桁條的刻度板、接頭定位件等。專用件一般尺寸較小，設(shè)計(jì)、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)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不需要最終產(chǎn)品數(shù)據(jù)或只需一些基本數(shù)據(jù)，因此在飛機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初期就可進(jìn)行設(shè)計(jì)制

15、造可進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，當(dāng)產(chǎn)品最終版本發(fā)放后只需較短的時(shí)間就可完成專用結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)制造。標(biāo)準(zhǔn)件和專用件采用確定裝配設(shè)計(jì)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(jì)完成后很短時(shí)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(jì)方法在壁板裝配型架的設(shè)計(jì)制造中取得了巨大的成功?？罩锌蛙囉?guó)公司以三維零件實(shí)體定義和開(kāi)發(fā)的智能設(shè)計(jì)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(gè)桁條。裝配型架的柔性設(shè)計(jì)大型飛機(jī)的裝配型架更加龐大，制造周期長(zhǎng)，占地面積大。傳統(tǒng)的裝配型架采用剛性結(jié)構(gòu)，一套型架只能裝配一個(gè)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

16、而減少工裝制造周期和費(fèi)用，減少生產(chǎn)用地。柔性設(shè)計(jì)的基本思想是在型架中采用可以快速調(diào)整的機(jī)構(gòu)，以滿足不同裝配對(duì)象的裝配要求。一般型架有數(shù)個(gè)立柱，每個(gè)立柱上有多個(gè)定位件。分析的柔性型架的桁條定位部分可以發(fā)現(xiàn)。柔性型架的立柱、定位件，甚至底座都是可以移動(dòng)或調(diào)整的。采用確定裝配設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)制造的壁板裝配型架有數(shù)個(gè)桁條定位在型架上。型架的立柱上有帶多個(gè)坐標(biāo)孔的“銷釘板”上。定位桁條的刻度板通過(guò)定位梢固定在“銷釘板”上。立柱上的定位指針在Z向可以通過(guò)螺紋調(diào)整，通過(guò)絲杠可以在向移動(dòng)。立柱通過(guò)底座上的導(dǎo)軌可作向移動(dòng)。為了保證裝配對(duì)象在向的定位，在底座上往往有多個(gè)輔助支撐。輔助支撐通過(guò)導(dǎo)軌可作向移動(dòng)，向定位點(diǎn)可

17、以通過(guò)調(diào)整伸縮頂桿來(lái)調(diào)整?？湛陀?guó)公司制造的柔性高速鉚接系統(tǒng)中有兩套柔性裝配型架，可以鉚接，；系列飛機(jī)機(jī)翼上下共有種壁板，型架經(jīng)過(guò)一定的調(diào)整，還可用于種壁板的裝配。每套型架有個(gè)可移動(dòng)的立柱，個(gè)圍框式接頭定位板，個(gè)輔助支撐及底座。每個(gè)立柱上有一套定位系統(tǒng)以滿足不同壁板結(jié)構(gòu)的定位要求。定位系統(tǒng)包括個(gè)可調(diào)節(jié)指針定位機(jī)構(gòu)，其中上下個(gè)指針從蒙皮外表面定位，中間兩個(gè)指針從蒙皮內(nèi)部對(duì)壁板定位。 大型飛機(jī)裝配型架在飛機(jī)研制過(guò)程中占有重要地位，其設(shè)計(jì)方法對(duì)飛機(jī)研制周期有較大影響。柔性設(shè)計(jì)方法和并行設(shè)計(jì)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(duì)降低成本和縮短研制周期具有重要的影響。確定裝

18、配設(shè)計(jì)方法是并行設(shè)計(jì)和柔性設(shè)計(jì)實(shí)施的基礎(chǔ)，而確定裝配設(shè)計(jì)方法必須以三維實(shí)體定義和智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)工具，以提高加工設(shè)備為手段。三、飛機(jī)裝配中膠接工藝特點(diǎn)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(jī)械結(jié)合力、物理吸附力和化學(xué)鍵合力而使兩個(gè)膠接件起來(lái)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(jiǎn)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(jìn)行，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(guò)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(diǎn)：膠接的優(yōu)點(diǎn)： （1）不削弱基體材料，

19、形成的接縫時(shí)連續(xù)的，受力分布比較均勻，連接薄板時(shí)，改善了支撐情況，提高了臨界應(yīng)力； （2）減輕結(jié)構(gòu)重量，提高疲勞強(qiáng)度 ；（3）多層膠接提高材料利用率，提高結(jié)構(gòu)破壞安全性能 ；（4）膠接結(jié)構(gòu)平滑，有良好的氣動(dòng)性能 ；（5）有良好的密封性 ；（6）膠接層對(duì)金屬有防腐保護(hù)作用，可以絕緣和防止電化學(xué)腐蝕 膠接的缺點(diǎn) 。（1）性能分散力較大 ；（2）生產(chǎn)質(zhì)量控制要求嚴(yán)格；（3）膠接質(zhì)量不易檢查 ；（4）使用范圍受限制，存在老化問(wèn)題。由于上述的種種優(yōu)缺點(diǎn)，膠接技術(shù)在工業(yè)和生活中的應(yīng)用非常廣 泛。 

20、當(dāng)今金屬膠接技術(shù)的發(fā)展方向；1 不斷完善及提高膠接質(zhì)量品質(zhì) ；2 不斷降低成本、提高生產(chǎn)效率 ；3 開(kāi)拓和發(fā)展新材料、新結(jié)構(gòu)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(duì)密封面加工精度的要求，同時(shí)密封膠不會(huì)產(chǎn)生固態(tài)墊片因壓縮過(guò)度和長(zhǎng)時(shí)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)接件的減少，膠接結(jié)構(gòu)與鉚接或結(jié)構(gòu)相比，可使機(jī)件重量減輕2025%，強(qiáng)度比鉚接提高3035%，疲勞強(qiáng)度比鉚接提高10倍。因而現(xiàn)代飛機(jī)的機(jī)身、機(jī)翼、舵面等都大量

21、采用膠接的金屬板金結(jié)構(gòu)和蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，有的大型運(yùn)輸機(jī)膠接結(jié)構(gòu)達(dá)3200米(,有的轟炸機(jī)膠接面積占全機(jī)表面積的85%。膠接結(jié)構(gòu)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(jī)的膠接然而 在傳統(tǒng)的飛機(jī)制造過(guò)程中需要大量鉚釘將金屬板連接起來(lái)(一架小型飛機(jī)需要上萬(wàn)個(gè)鉚釘)，若采用膠接代替鉚接，可使飛機(jī)質(zhì)量減輕20%、強(qiáng)度提高30%IZ。如果飛機(jī)機(jī)身的壁板、整體油箱、機(jī)翼的零部件、直升機(jī)旋翼、艙門和地板等均采用膠接結(jié)構(gòu)，可明顯減輕飛機(jī)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(dòng)性能好、工藝簡(jiǎn) 單

22、、降低成本、密封絕緣、表面光滑美觀和應(yīng)力分布均勻等優(yōu)點(diǎn)。目前在各種軍用飛機(jī)、民用飛機(jī)的制造過(guò)程中，許多部位均采用結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行粘接與密封(如機(jī)身隔框、后機(jī)身蒙皮、發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩、副翼蒙皮、機(jī)翼前緣、垂尾和平尾前緣、翼根整流片、飛機(jī)油箱、機(jī)窗、座艙!13-14以及隔板、壓板、防火層、出人門、窗口、氣孔、管路、機(jī)身門窗、各種箱蓋端面、垂尾及方向舵連接處等)。 所謂大飛機(jī)是指起飛總質(zhì)量超過(guò)100 t的運(yùn)輸類飛機(jī)，既包括軍用、民用大型運(yùn)輸機(jī)，也包括150座以上的干線客機(jī)。近年來(lái)在國(guó)際大飛機(jī)項(xiàng)目研究中，高分子膠粘劑的作用舉足輕重: 具有粘接飛機(jī)零部件的作用； 具有良好的使用性能(如優(yōu)異的加

23、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，膠接結(jié)構(gòu)取代傳統(tǒng)連接方式是一種必然趨勢(shì)，對(duì)提高產(chǎn)品性能、減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量、簡(jiǎn)化制造工藝和降低費(fèi)用等具有明顯作用。 在飛機(jī)制造過(guò)程中使用的結(jié)構(gòu)膠主要有青結(jié)構(gòu)膠，如自力-2,J-44-1,SY-13 ,J-40和SY-18等；酚醛/丁睛結(jié)構(gòu)膠，如JX-4 ,J-04,XJ-9,SF-1 ,JX-9,J-O1(用于粘接金屬、非金屬結(jié)構(gòu)件，20剪切強(qiáng)度>20 MPa,150 C剪切強(qiáng)度>9 MPa)和J-15(20剪切強(qiáng)度>29.4

24、60;MPa , 150 剪切強(qiáng)度>>15.7 MPa,250 C剪切強(qiáng)度>>8.0 MPa)等；氨酚醛/丁睛結(jié)構(gòu)膠，如J-03 (20 C剪切強(qiáng)度)20 MPa,150 9C剪切強(qiáng)度)7 MPa)等； 酚醛/EP/丁睛結(jié)構(gòu)膠，如J-42等；改性EP結(jié)構(gòu)膠，如自力一4,SL-1等;OEP/聚硫結(jié)構(gòu)膠，如SY-16等； 酚醛/縮醛/EP結(jié)構(gòu)膠，如SY-32等；酚醛/縮醛/有機(jī)硅結(jié)構(gòu)膠，如204等。我國(guó)從20世紀(jì)50年代末開(kāi)始研制航空用結(jié)構(gòu)膠(比

25、國(guó)外晚了1020年):首先仿制了尼龍/酚醛有孔蜂窩結(jié)構(gòu)膠，其缺點(diǎn)是耐水性能很差;然后改用了自制的丁睛/酚醛結(jié)構(gòu)膠(耐溫200 0C )  20世紀(jì)70年代初，成功研制出環(huán)氧/丁睛型自力一2結(jié)構(gòu)膠，并將其用于直一五機(jī)旋翼無(wú)孔蜂窩后段的膠接，從而有效解決了有孔蜂窩結(jié)構(gòu)開(kāi)膠等問(wèn)題;隨后開(kāi)發(fā)了多種無(wú)孔蜂窩結(jié)構(gòu)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(yáng)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Il、底膠和發(fā)泡膠在內(nèi)的中溫固化、高溫固化結(jié)構(gòu)膠系列，特別是中溫固化結(jié)構(gòu)膠的應(yīng)用使航空技術(shù)有了較大的進(jìn)展。

26、近年來(lái)某些主要的飛機(jī)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(dá)6 000 mZ，熱壓罐最大直徑3.6 m、長(zhǎng)lOm;沈飛公司的鋁合金磷酸陽(yáng)極化工藝取消了含鉻酸鹽脫氧工序，采用硝酸脫氧，在國(guó)際上處于領(lǐng)先地位。近三年來(lái)，我國(guó)航空等運(yùn)輸用膠粘劑用量的增長(zhǎng)率達(dá)到11.8%左右，由此說(shuō)明國(guó)內(nèi)航空用膠粘劑的需求量與日俱增。國(guó)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(jìn)口大量結(jié)構(gòu)膠和密封膠固。1998年我國(guó)自制的膠粘劑僅占世界總量的7%，而美國(guó)產(chǎn)品占35%I'1;航空用膠粘劑更是少之又少。國(guó)內(nèi)客機(jī)中大多采用自力一2等結(jié)構(gòu)膠。膠接結(jié)構(gòu)在航天領(lǐng)域中

27、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)的快速發(fā)展，運(yùn)載火箭、洲際導(dǎo)彈、航天飛機(jī)等空間運(yùn)載工具以及飛機(jī)、汽車、船舶等交通工具都朝著質(zhì)量輕、可靠性好、壽命長(zhǎng)和能耗低等方向發(fā)展。這些新的設(shè)計(jì)理念對(duì)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(jī)高速飛行過(guò)程中，蜂窩結(jié)構(gòu)件外表的局部溫度可260-316，其內(nèi)部溫度也可達(dá)到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(lái)制造蜂窩結(jié)構(gòu)件。這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求膠粘劑除了具有耐高溫性能之外，

28、還必須對(duì)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)Y(jié)構(gòu)膠綜合性能的要求越來(lái)越高，21世紀(jì)的民用飛機(jī)要求結(jié)構(gòu)材料必須朝著低密度、高強(qiáng)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發(fā)展，而優(yōu)良的航空用結(jié)構(gòu)膠在制造滿足上述要求的航空結(jié)構(gòu)部件方面，具有重要的作用。近年來(lái)飛機(jī)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(shù)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(lái)酞亞胺等膠粘劑。另外，結(jié)構(gòu)膠已廣泛用于客機(jī)的制造:波音一747飛機(jī)(膠接面積3 200 mz )，洛克希德公司L-1011

29、飛機(jī)(2 800 mz )，德國(guó)MBB公司A300飛機(jī)(586 m2)和A310飛機(jī)(631 m2 );而美國(guó)B-58飛機(jī)上的機(jī)身機(jī)翼、操作面和整流罩等部位，其膠接面積為全機(jī)的80% 四、先進(jìn)飛機(jī)裝配技術(shù)及其應(yīng)用案例  飛機(jī)裝配是根據(jù)尺寸協(xié)調(diào)原則，將飛機(jī)零件或組件按照設(shè)計(jì)和技術(shù)要求進(jìn)行組合、連接形成更高一級(jí)的裝配件或整機(jī)的過(guò)程。社會(huì)的需求、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)及相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，推動(dòng)著飛機(jī)裝配技術(shù)不斷向更高水平演進(jìn)。迄今為止，飛機(jī)裝配技術(shù)已經(jīng)歷了從人工裝配、半自動(dòng)化裝配到自動(dòng)化裝配的發(fā)展歷程，目前快速發(fā)展的柔性裝配將自動(dòng)化裝

30、配技術(shù)推向了一飛機(jī)裝配技術(shù)已經(jīng)歷了從人工裝配、半自動(dòng)化裝配到自 動(dòng)化裝配的發(fā)展歷程，目前快速發(fā)展的柔性裝配將自動(dòng) 化裝配技術(shù)推向了一個(gè)新的高度。      國(guó)外先進(jìn)裝配技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r      近10余年來(lái)，國(guó)外飛機(jī)裝配技術(shù) 發(fā)展迅速，以B777、A340、A380、 F-22、F-35等為代表的新型軍、民機(jī)集中反映了國(guó)外飛機(jī)制造技術(shù)的現(xiàn) 狀和發(fā)展趨勢(shì)，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(shí)施數(shù)字化尺寸工程技術(shù)，通過(guò)裝配仿真實(shí)現(xiàn)裝配過(guò)程優(yōu)化，應(yīng)用柔 性模塊化的工裝

31、技術(shù)、加工和檢測(cè)單元并集成應(yīng) 用為一系列的自動(dòng)化裝配系統(tǒng)進(jìn) 行機(jī)體結(jié)構(gòu)的自動(dòng)化裝配，大量米用了長(zhǎng)壽命連接技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)壽命飛機(jī)結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量、高效率裝配。下面分別從自動(dòng)化裝配工裝、自自動(dòng)化裝配單元、自動(dòng)化裝配系統(tǒng)、自動(dòng)制孔、自動(dòng)鉆鉚、裝配檢測(cè)、數(shù)字化裝配管理 技術(shù)等方面來(lái)介紹國(guó)外先進(jìn)裝配技術(shù)。1、自動(dòng)化裝配工裝技術(shù)與傳統(tǒng)的裝配工裝不同，國(guó)外裝 配工裝已經(jīng)發(fā)展成數(shù)控自動(dòng)化工裝，主要包括行列式柔性裝配工裝、多點(diǎn)成形真空吸盤式柔性裝配工裝、分散式機(jī)身柔性裝配工裝、自動(dòng)對(duì)接平合等幾類，它們具有模塊化、數(shù)字化和自動(dòng)化的特點(diǎn)。（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

32、用于空客系列民機(jī)的機(jī)翼壁板的裝配，后者用于波音 飛機(jī)如 B-737、B-777、C一 17 等飛 機(jī)翼梁的裝配?？湛蜋C(jī)翼壁板柔性裝 配工裝可完成A330/340、A319/ 320/321 /A300系列飛機(jī)的機(jī)翼壁板 的裝配。最新的A380飛機(jī)也采用了此類裝配工裝。（2）多點(diǎn)陣成形真空吸盤式柔性 裝配工裝多點(diǎn)陣成形真空吸盤式柔性裝配工裝由一組立柱吸盤組成，吸盤在程序控制下可進(jìn)行三維移動(dòng)定位，生成與裝配件曲面完全符合并均勻分布的吸附點(diǎn)陣，能精確、可靠地定位和夾持壁板。當(dāng)產(chǎn)品外形發(fā)生變化時(shí)，吸附點(diǎn)陣布局自動(dòng)進(jìn)行調(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(kāi)始，這種基于多點(diǎn)陣成形真空吸盤式柔

33、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(jī)的柔性裝配和生產(chǎn)中(1) 機(jī)身分散式柔性裝配工裝。      分散式機(jī)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(jìn)了裝配的自動(dòng)化和柔性，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、開(kāi)敞性好、占地面積小、可重組等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于大型飛機(jī)機(jī)身的裝配制造。(2) 自動(dòng)化對(duì)接平臺(tái)      自動(dòng)化對(duì)接平臺(tái)由計(jì)算機(jī)控制的 自動(dòng)

34、化千斤頂（或定位器）、激光測(cè)量系統(tǒng)和平臺(tái)控制系統(tǒng)組成。與傳統(tǒng)對(duì)接平臺(tái)相比，機(jī)質(zhì)量大幅提高，效率高，周期短，通用性強(qiáng)，能 適應(yīng)不同尺寸的機(jī)身機(jī)翼結(jié)構(gòu)。2自動(dòng)化裝配單元技術(shù)      國(guó)外大型民機(jī)結(jié)構(gòu)廣泛采用自動(dòng)化裝配工藝，其基礎(chǔ)是數(shù)控工裝、家共和檢測(cè)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(qiáng)化單元、自動(dòng)注膠單元、自動(dòng)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(cè)單元包括照相測(cè)量孔定位單元、法線檢測(cè)單元、孔檢測(cè)單元等（1）制孔單元用于對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行鉆孔和锪窩。制孔單元一般由鉆孔主 軸、鉆夾頭、位置反饋線性編碼器、

35、 伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)、安全機(jī)構(gòu)等組成。（2）孔強(qiáng)化單元通過(guò)芯棒對(duì)開(kāi)縫襯套的脹形實(shí)現(xiàn)對(duì)孔的擠壓，完成孔強(qiáng)化，以提高連接孔的耐疲勞性能。孔強(qiáng)化單元主要由美國(guó)疲勞技術(shù)（FTI）公司開(kāi)發(fā)。（3）自動(dòng)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(shí)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí) 現(xiàn)密封膠在孔內(nèi)的均勻涂敷。（4）自動(dòng)送料單元用于完成緊固 件的自動(dòng)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(chǔ)箱、送料 自動(dòng)選擇裝置、提箱手動(dòng)清理裝置等 幾個(gè)部分。提箱式送料單元可以完成 無(wú)頭鉚釘、環(huán)槽釘、沉頭鉚釘、凸頭鉚釘和環(huán)圈等的自動(dòng)送料。（5）緊固件插入單元用于測(cè)量緊 固件長(zhǎng)度

36、、插入間隙型緊固件和安裝 干涉型緊固件。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(dòng)器等， 通過(guò)線性光柵編碼器（光刻尺）進(jìn)行 軸向定位，對(duì)緊固件的插入過(guò)程進(jìn)行 監(jiān)控和確認(rèn)，實(shí)時(shí)反饋緊固件的長(zhǎng) 度、方位、直徑、干涉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(dòng)鉚接單元3種。元?jiǎng)恿︻^輕巧， 鉚接效率髙，鉚接千涉量均勻。電動(dòng) 鉚接單元采用滾柱絲杠伺服進(jìn)給技術(shù) 實(shí)現(xiàn)鉚接，具有高精度、高重復(fù)性且無(wú)油污染的特點(diǎn)。（7）環(huán)槽釘安裝單元使用時(shí)先將 環(huán)槽釘插入，然后在釘尾一側(cè)自動(dòng)安 裝環(huán)圈并實(shí)現(xiàn)鉚接助 電磁鉚接技術(shù)實(shí)現(xiàn)了環(huán)圈的自動(dòng)安裝，該技術(shù)普

37、遍用于波音和空客大型民機(jī)壁板的自動(dòng)化裝配。（8）抽釘安裝單元用于復(fù)合材料 結(jié)構(gòu)單面螺紋抽釘?shù)淖詣?dòng)安裝，已在 空客飛機(jī)復(fù)合材料平尾的自動(dòng)化裝配中應(yīng)用。（9）銑平單元用于銑平無(wú)頭鉚釘、 補(bǔ)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部分，保證飛機(jī)的良好氣動(dòng)外形。（10）焊接單元用 于飛機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的自 動(dòng)化焊接裝配。目前應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù)有激 光焊接、攪拌摩擦焊 等。（11）照相檢測(cè)單元用于通過(guò)機(jī)器視覺(jué) 顯示、確認(rèn)和校準(zhǔn)加 工點(diǎn)的位置。（12）法線檢測(cè)單元采用數(shù)個(gè)渦流傳感器或小型激光測(cè) 距儀進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量以確定工件加工點(diǎn) 的法線，反饋至機(jī)床控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào) 整以保證制孔的垂直度要求。（13）孔檢

38、測(cè)單元采用帶伺服驅(qū)動(dòng) 的探針測(cè)量孔的直徑和同心度。檢測(cè) 中通過(guò)接近開(kāi)關(guān)預(yù)防碰撞，保護(hù)壁板 或探針免受損害。孔P數(shù)據(jù)通過(guò)機(jī)器反饋以便識(shí)別超差情況。3   自動(dòng)化裝配系統(tǒng)      國(guó)外飛機(jī)自動(dòng)化裝配技術(shù)已從由單臺(tái)數(shù)控自動(dòng)鉆鉚機(jī)和數(shù)控托架組成 的自動(dòng)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(jī)器人)、自動(dòng)送料系統(tǒng)和數(shù)字化檢測(cè)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(jī)翼壁板 柔性裝配系統(tǒng)、翼梁柔性裝配系統(tǒng)、 復(fù)合材料尾翼柔性裝配系統(tǒng)、機(jī)身壁 板柔性裝配系統(tǒng)、機(jī)器人柔性裝配系統(tǒng)、機(jī)身環(huán)鉚自動(dòng)裝配系統(tǒng)和自動(dòng)對(duì)接平臺(tái)等。(1)柔性壁板裝配系統(tǒng)已廣泛應(yīng) 用于空客系列飛機(jī)機(jī)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(jī)翼梁大型構(gòu)件的自動(dòng)化裝配，它集成了電磁鉚接技術(shù)和運(yùn)動(dòng)磁軛裝配及技術(shù)，其最新的發(fā)展是E 5 0 00 (ASAT4)