肖海強(qiáng) 飛機(jī)結(jié)構(gòu)裝配技術(shù).

1、南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 班級(jí)： 1381012 姓名： 肖海強(qiáng) 學(xué)號(hào)： 138101230指導(dǎo)老師: 朱永國 目錄飛機(jī)裝配定位方法及其應(yīng)用案例.1一、裝配定位的要求和特點(diǎn).1二、裝配定位的方法.1三、飛機(jī)各部件的對(duì)接及水平測(cè)量工作.2四、數(shù)字化測(cè)量與定位技術(shù).2飛機(jī)裝配型架的作用及其應(yīng)用案例.6一、裝配型架的功用.6 二、裝配型架的組成.7 三、移動(dòng)式工裝夾具在A350XWB飛機(jī)裝配中的開發(fā)與應(yīng)用.7飛機(jī)裝配中膠接工藝特點(diǎn)及其應(yīng)用案例.10 一、膠接技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史.10 二、膠粘劑的應(yīng)用.10三、技術(shù)的特點(diǎn).11四、膠粘劑的組分.12五、鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的制造.12先進(jìn)飛機(jī)裝配技術(shù)及其應(yīng)用案例 .1

2、6一、數(shù)控加工技術(shù)和高速加工技術(shù).17二、復(fù)合材料及其成形技術(shù).19三、復(fù)材結(jié)構(gòu)的數(shù)字化鉆孔和連接技術(shù).19四、整體結(jié)構(gòu)件的加工成形技術(shù).19五、數(shù)字化制造及裝配技術(shù).19六、其他先進(jìn)的制造模式.20參考資料.21飛機(jī)裝配定位方法及其應(yīng)用案例一、裝配定位的要求和特點(diǎn)（） 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；（） 定位和固定要操作簡(jiǎn)單、可靠；（） 定位用的工裝簡(jiǎn)單，制造費(fèi)用低。二、裝配定位的方法（1） 按工件定位按基準(zhǔn)工件或先裝工件的某些點(diǎn)、線、面來定位后裝工件。適用剛性較好的工件; 定位準(zhǔn)確度要求不高的 工件; 輔助的定位方法. （2） 用劃線定位根據(jù)飛機(jī)圖紙用通用量具劃線定位。適用

3、剛性較好的工件; 定位準(zhǔn)確度要求不高的工件; 通用性大,輔助的定位方法; 生產(chǎn)效率低,取決于操縱者技術(shù)水平（3） 用裝配孔定位用預(yù)先在零件上制出的裝配孔來定位。（4） 用裝配夾具（型架）定位限制工件在空間的六個(gè)自用度。各定位方法的分類及特點(diǎn)三、飛機(jī)各部件的對(duì)接及水平測(cè)量工作水平測(cè)量點(diǎn)：在部件裝配時(shí),在部件表面規(guī)定的位置上,按型架上專用指示器作出測(cè)量點(diǎn)的記號(hào)(涂紅色柒的沖坑凸頭或空心鉚釘?shù)?.它實(shí)際上是將飛機(jī)理論軸線轉(zhuǎn)移到部件表面的測(cè)量依據(jù).水平測(cè)量方法：在測(cè)量過程中,只要檢查這些水平測(cè)量點(diǎn)的相對(duì)位置數(shù)值,就可調(diào)整和檢驗(yàn)各部件間的相對(duì)位置是否符合技術(shù)條件.四、數(shù)字化測(cè)量與定位技術(shù)現(xiàn)代先進(jìn)的數(shù)字化

4、測(cè)量技術(shù)不僅用在產(chǎn)品的最后檢驗(yàn)中，更重要的是應(yīng)用到工藝裝備和產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，它很大程度上改變了飛機(jī)零件的制造和裝配方法。以下是幾種典型的數(shù)字測(cè)量系統(tǒng)的工作應(yīng)用情況。1電子經(jīng)緯儀測(cè)量系統(tǒng)經(jīng)緯儀是測(cè)量工作中的主要測(cè)角儀器。由望遠(yuǎn)鏡、水平度盤、豎直度盤、水準(zhǔn)器、基座等組成。測(cè)量時(shí)，將經(jīng)緯儀安置在三腳架上，用垂球或光學(xué)對(duì)點(diǎn)器將儀器中心對(duì)準(zhǔn)地面測(cè)站點(diǎn)上，用水準(zhǔn)器經(jīng)緯儀。 將儀器定平，用望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)測(cè)量目標(biāo)，用水平度盤和豎直度盤測(cè)定水平角和豎直角。按精度分為精密經(jīng)緯儀和普通經(jīng)緯儀；按讀數(shù)設(shè)備可分為光學(xué)經(jīng)緯儀和游標(biāo)經(jīng)緯儀；按軸系構(gòu)造分為復(fù)測(cè)經(jīng)緯儀和方向經(jīng)緯儀。此外，有可自動(dòng)按編碼穿孔記錄度盤讀數(shù)的

5、編碼度盤經(jīng)緯儀；可連續(xù)自動(dòng)瞄準(zhǔn)空中目標(biāo)的自動(dòng)跟蹤經(jīng)緯儀；利用陀螺定向原理迅速獨(dú)立測(cè)定地面點(diǎn)方位的陀螺經(jīng)緯儀和激光經(jīng)緯儀；具有經(jīng)緯儀、子午儀和天頂儀三種作用的供天文觀測(cè)的全能經(jīng)緯儀；將攝影機(jī)與經(jīng)緯儀結(jié)合一起供地面攝影測(cè)量用的攝影經(jīng)緯儀等。測(cè)量水平角和豎直角的儀器。是由英國機(jī)械師西森(Sisson)約于1730年首先研制的，后經(jīng)改進(jìn)成型，正式用于英國大地測(cè)量中。1904年，德國開始生產(chǎn)玻璃度盤經(jīng)緯儀。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，60年代出現(xiàn)了電子經(jīng)緯儀。在此基礎(chǔ)上，70年代制成電子速測(cè)儀。經(jīng)緯儀是望遠(yuǎn)鏡的機(jī)械部分，使望遠(yuǎn)鏡能指向不同方向。經(jīng)緯儀具有兩條互相垂直的轉(zhuǎn)軸，以調(diào)校望遠(yuǎn)鏡的方位角及水平高度。此類架

6、臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，主要配合地面望遠(yuǎn)鏡使用，若用來觀察天體，由于天體的日周運(yùn)動(dòng)方向通常不與地平線垂直或平行，因此需要同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)兩軸并隨時(shí)間變換轉(zhuǎn)速才能追蹤天體，不過視場(chǎng)中其它天體會(huì)相對(duì)于目標(biāo)天體旋轉(zhuǎn)，除非加上抵消視場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，否則不適合用于長時(shí)間曝光的天文攝影。 電子經(jīng)緯儀與光學(xué)經(jīng)緯儀的根本區(qū)別在于：電子經(jīng)緯儀是利用光電轉(zhuǎn)換原理和微處理器自動(dòng)測(cè)量度盤的讀數(shù)并將測(cè)量結(jié)果顯示在儀器顯示窗上，如將其與電子手簿連接，可以自動(dòng)儲(chǔ)存測(cè)量結(jié)果。2激光跟蹤定位測(cè)量系統(tǒng)激光跟蹤測(cè)量系統(tǒng)（Laser Tracker System）是工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)中一種高精度的大尺寸測(cè)量儀器。它集合了

7、激光干涉測(cè)距技術(shù)、光電探測(cè)技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)及控制技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)值計(jì)算理論等各種先進(jìn)技術(shù)，對(duì)空間運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤并實(shí)時(shí)測(cè)量目標(biāo)的空間三維坐標(biāo)。它具有高精度、高效率、實(shí)時(shí)跟蹤測(cè)量、安裝快捷、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，適合于大尺寸工件配裝測(cè)量，測(cè)量靜止目標(biāo)，跟蹤和測(cè)量移動(dòng)目標(biāo)或它們的組合。SMART310是Leica公司在1990年生產(chǎn)的第一臺(tái)激光跟蹤儀，1993年Leica公司 又推出了SMART310的第二代產(chǎn)品，其后，Leica公司還推出了LT/LTD系列的激光跟蹤儀，以滿足不同的工業(yè)生產(chǎn)需要。LTD系列的激光跟蹤儀采用了Leica公司專利的絕對(duì)測(cè)距儀，測(cè)量速度快，精度高，配套的軟件則

8、在Leica統(tǒng)一的工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)平臺(tái)Axyz下進(jìn)行開發(fā)，包括經(jīng)緯儀測(cè)量模塊、全站儀測(cè)量模塊、激光跟蹤儀測(cè)量模塊和數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量模塊等。激光跟蹤系統(tǒng)在我國的應(yīng)用始于1996年，上飛、沈飛集團(tuán)在我國第一次引進(jìn)了SMART310激光跟蹤系統(tǒng)；2005年上海盾構(gòu)公司引進(jìn)了Leica公司的一套LTD600跟蹤測(cè)量系統(tǒng)，應(yīng)用于三維管模的檢測(cè)。3室內(nèi)GPS系統(tǒng)在787客機(jī)總裝中的應(yīng)用激光跟蹤儀在我國飛機(jī)裝配工裝的制造和安裝中已廣泛使用，但我們對(duì)室內(nèi)GPS系統(tǒng)（也稱作局域GPS精密測(cè)量系統(tǒng)）在飛機(jī)裝配中的應(yīng)用還比較陌生。室內(nèi)GPS系統(tǒng)是數(shù)字化裝配技術(shù)最重要的技術(shù)手段之一。室內(nèi)GPS系統(tǒng)與激光跟蹤儀相比較，主要優(yōu)勢(shì)

9、體現(xiàn)在如下幾點(diǎn)：首先，在室內(nèi)GPS系統(tǒng)中進(jìn)行測(cè)量不會(huì)因?yàn)榈艄舛绊懝ぷ鬟M(jìn)程，這是由室內(nèi)GPS系統(tǒng)的原理決定的。它是由發(fā)射器以水平270°、垂直60°的覆蓋范圍從3個(gè)方向無線發(fā)射信號(hào)，傳感器和接收器只要在這個(gè)信號(hào)的覆蓋范圍內(nèi)，就能接收到光信號(hào)，并無線傳播到中央控制電腦。在這個(gè)過程中，傳感器只要能同時(shí)接收到2個(gè)發(fā)射器發(fā)射出的信號(hào)就能測(cè)出點(diǎn)的三維坐標(biāo)值。如果能同時(shí)接收到34個(gè)發(fā)射器發(fā)射出的信號(hào)就是增加了自由度和精度。由此可見，在測(cè)量時(shí)即使有人走過，擋住了一個(gè)發(fā)射器發(fā)射的信號(hào)，也不會(huì)影響這一點(diǎn)坐標(biāo)的測(cè)量。即使所有的發(fā)射器信號(hào)被遮擋也沒有關(guān)系，只要增加測(cè)量桿的長度就可以正常測(cè)量。其次

10、，室內(nèi)GPS系統(tǒng)能夠滿足多用戶同時(shí)使用。在一個(gè)裝配車間內(nèi)，常常需要同時(shí)監(jiān)控被測(cè)部件的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)和面的位置關(guān)系。這種情況下，我們只需要在車間的墻壁和天花板上固定一定數(shù)量的發(fā)射器，一般建議在30m×30m的空間內(nèi)放置6個(gè)發(fā)射器，信號(hào)就會(huì)全部覆蓋這個(gè)范圍，被測(cè)部件的關(guān)鍵點(diǎn)和面的位置就都會(huì)被監(jiān)控。我們可以在不同的被測(cè)部件上放置不同的傳感器和接收器，那樣它們的位置就會(huì)被實(shí)時(shí)監(jiān)控。也可以用幾個(gè)測(cè)量桿組件，由不同的工作人員同時(shí)測(cè)量部件的各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)和面的位置關(guān)系，互不干擾。也就是說，系統(tǒng)建立起來后，只要增加傳感器和接收器就可以增加用戶了。中央電腦可以同時(shí)處理這些數(shù)據(jù)并傳遞給不同的終端用戶（比如掌上電

11、腦），給用戶的工作帶來很大方便。第三，當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行一次固定裝配標(biāo)定后，就可以無限次數(shù)的使用。所有進(jìn)入這個(gè)區(qū)域的待測(cè)物都可以馬上測(cè)量，無需建立坐標(biāo)系。唯一要做的工作就是打開發(fā)射器的電源開關(guān)，待它預(yù)熱5min之后，就可以馬上開始測(cè)量工作。第四，室內(nèi)GPS系統(tǒng)最為突出的特點(diǎn)是可以進(jìn)行大尺度的測(cè)量。在10m的測(cè)量空間中精度能達(dá)到0.1mm，這大大高于激光跟蹤儀，而且測(cè)量范圍可以無限增加，只要增加發(fā)射器即可?？梢詫?shí)現(xiàn)自動(dòng)裝配測(cè)量，實(shí)時(shí)監(jiān)控移動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)曲線，比如飛機(jī)機(jī)翼與機(jī)身的自動(dòng)對(duì)接過程。第五，室內(nèi)GPS系統(tǒng)可以對(duì)系統(tǒng)自身進(jìn)行監(jiān)控。如果有發(fā)射器出現(xiàn)位移或出現(xiàn)問題的情況，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，這樣就可以在最

12、短的時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的問題。局域GPS精密測(cè)量系統(tǒng)不受溫度影響，它的工作范圍為-1050。基于上述原因，波音在研制787客機(jī)的總裝過程中采用了集成的室內(nèi)GPS系統(tǒng)環(huán)境進(jìn)行裝配。飛機(jī)裝配型架的作用及其應(yīng)用案例一、裝配型架的功用1保證產(chǎn)品的準(zhǔn)確度和互換性:應(yīng)用六點(diǎn)定位原則限制工件在空間的六個(gè)自用度。2裝配型架的成套性和協(xié)調(diào)性:3改善勞動(dòng)條件、提高裝配工作生產(chǎn)率、降低成本：型架結(jié)構(gòu)應(yīng)適合工人在最有利的姿態(tài)下操作；保證質(zhì)量下，型架結(jié)構(gòu)盡可能開敞，以便接近工作、安放零件和零件下架；型架定位件、夾緊件工作要迅速可靠、安全。4 定位作用:保證零組件在空間的相對(duì)準(zhǔn)確位置。5 校正零件形狀作用:檢查或校正零組件的

13、不協(xié)調(diào)部位（敲修、加墊）。6 限制裝配變形作用:保證零組件的重要接頭的位置準(zhǔn)確度。保證外形準(zhǔn)確度外形卡板不打開。用裝配夾具（型架）定位的特點(diǎn)：定位準(zhǔn)確度高;能保證互換部件的協(xié)調(diào)；生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長。二、裝配型架的組成1、骨架：型架的基體，用以固定和支撐定位件、夾緊件等其他元件，保持各元件的空間位置的準(zhǔn)確度極其穩(wěn)定性。要求具有足夠的剛度。2、定位件：型架的主要工作元件，用以保證工件在裝配過程中具有準(zhǔn)確的位置。要求定位準(zhǔn)確可靠、相互協(xié)調(diào)和使用方便。3夾緊件：是使工件牢靠地固定在定位件上的加力元件。要求；裝夾迅速可靠（裝配中不松脫）、使用方便，不損傷工件表面。4輔助設(shè)備：是為了適應(yīng)工人在型架上操作需要和

14、改善工作條件而配置的一些附屬設(shè)備。如工作踏板、工作梯、托架、工作臺(tái)、起重吊掛、地面運(yùn)輸車及照明、壓縮空氣管路等。要求工作方便、安全。三、移動(dòng)式工裝夾具在A350XWB飛機(jī)裝配中的開發(fā)與應(yīng)用隨著A350XWB大飛機(jī)的生產(chǎn)，許多飛機(jī)裝配供應(yīng)商都在專用工裝、夾具和固定裝置等方面作了重大投資。如何才能更高效地提升飛機(jī)裝配的質(zhì)量和速度，是所有裝配供應(yīng)商都想解決的一個(gè)重要課題。這種背景下，一種加速飛機(jī)裝配的移動(dòng)式生產(chǎn)工裝應(yīng)運(yùn)而生。概念及優(yōu)勢(shì)移動(dòng)式工裝夾具，是通過夾具本身在專用加工設(shè)備及工作臺(tái)上運(yùn)動(dòng)，而實(shí)現(xiàn)裝配的一種流動(dòng)式夾具。這種移動(dòng)式夾具系統(tǒng)包含了單個(gè)夾具的定位功能，即完成一項(xiàng)定位和加工內(nèi)容之后，通過自

15、動(dòng)引導(dǎo)裝置在加工臺(tái)之間進(jìn)行定位與加工的轉(zhuǎn)換。這種夾具系統(tǒng)通過配用3D激光掃描技術(shù)可測(cè)量連接斷面間的確切尺寸，并將測(cè)量信息轉(zhuǎn)換為確切的NC 加工程序，還可配備激光跟蹤系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行水平校訂，以保證裝配連接的最佳性。飛機(jī)的復(fù)雜主子系統(tǒng)的裝配制造，傳統(tǒng)上使用的是靜態(tài)夾具。這種方法由于專用裝置不能100得到利用，導(dǎo)致過程非常低效。移動(dòng)式夾具系統(tǒng)的最大好處就是“柔性”。與傳統(tǒng)方法不同，移動(dòng)式夾具所在的裝配線不是某個(gè)產(chǎn)品專用的，任何能夠匹配在加工及工作臺(tái)之內(nèi)的相似的航空結(jié)構(gòu)都能夠應(yīng)用該裝配線。這使得其他項(xiàng)目引入這種生產(chǎn)線時(shí)不會(huì)增加新的成本和交付時(shí)間。開發(fā)與應(yīng)用隨著飛機(jī)項(xiàng)目對(duì)生產(chǎn)速度的要求越來越高，

16、夾具及加工裝置的置辦和使用也將成倍增長。A350XWB這種大飛機(jī)的生產(chǎn)，已經(jīng)使許多飛機(jī)裝配供應(yīng)商在專用工裝、夾具和固定裝置等生產(chǎn)能力方面做了重大投資。這一方面是由于碳纖維復(fù)合材料部件用量的增加，另一方面也體現(xiàn)了主要的一級(jí)供應(yīng)商和主承包商之間密不可分的關(guān)系。供應(yīng)鏈的不可剝離性使得承包商和供應(yīng)商之間為了謀求利益的最大化而共同努力。度量方法、工裝材料以及裝配方法的創(chuàng)新推動(dòng)著大型復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制造容差管理能力的發(fā)展。這對(duì)貫穿整個(gè)供應(yīng)鏈上不可再現(xiàn)的生產(chǎn)工程、裝備的大量技術(shù)開發(fā)及投資追蹤成為可能。A350 的部裝及系統(tǒng)集成中已經(jīng)應(yīng)用了很多這樣的新技術(shù)，像GKN 航宇公司在Filton工廠

17、的自動(dòng)測(cè)量技術(shù)，普利耶母航空技術(shù)（Premium Aerotec）公司在諾登漢姆（Nordenham）以及奧格斯堡（Augsburg）的脈沖式移動(dòng)裝配線，以及Spirit 航空系統(tǒng)歐洲公司（Spirit AeroSystems Europe）在Prestwick 的低熱膨脹工裝。GKN 航宇公司目前正在引入一種流動(dòng)裝配線方式，通過這種方式，夾具本身可以在專用加工設(shè)備及工作臺(tái)上運(yùn)動(dòng)。Br?tjeAutomation已經(jīng)同GKN合作來為A350的固定式機(jī)翼后緣開發(fā)這種新式的先進(jìn)裝配技術(shù)。這種技術(shù)在每側(cè)通過三個(gè)可移動(dòng)夾具將內(nèi)側(cè)、中心和外側(cè)翼

18、梁段固定在一起。這種移動(dòng)式夾具系統(tǒng)已經(jīng)包含了單個(gè)夾具的定位能力，可對(duì)內(nèi)側(cè)翼梁的連接進(jìn)行定位和鉆孔，然后通過自動(dòng)引導(dǎo)裝置在加工臺(tái)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這種技術(shù)采用3D激光掃描技術(shù)來測(cè)量內(nèi)側(cè)翼梁兩個(gè)連接斷面間的確切尺寸，并將測(cè)量信息轉(zhuǎn)換成確切的NC加工程序。機(jī)翼后緣三個(gè)部段在裝配臺(tái)上的裝配連接要通過一種激光跟蹤系統(tǒng)來自動(dòng)進(jìn)行水平校訂，以保證三個(gè)部段的最佳裝配。移動(dòng)式機(jī)械手在普利耶母航空技術(shù)公司的奧格斯堡和諾登漢姆工廠的機(jī)身蒙皮項(xiàng)目也同 Br?tje合作，正在使用一種拼成的預(yù)裝配臺(tái)和脈沖式移動(dòng)裝配線（PML）。在這種裝配線上，工件一步步脈沖式沿著裝配線序列前進(jìn)，在不同的連接單元將手工裝配和全自動(dòng)機(jī)器人相結(jié)合

19、一起工作，這與汽車工業(yè)的裝配線非常類似。面臨的技術(shù)問題：這些應(yīng)用體現(xiàn)了移動(dòng)式工裝夾具的柔性、高效性，尤其是它的非專有性，但要達(dá)到精細(xì)應(yīng)用還需要解決很多的技術(shù)問題。首先，為了滿足質(zhì)量需求，必須開發(fā)和引入新的專利型鉆孔技術(shù)，使得機(jī)器人可以對(duì)多種不同的材料進(jìn)行鉆孔，包括對(duì)17mm厚的鈦材的鉆孔。其次，這種高度機(jī)械化方法已經(jīng)取消了裝配前人工布置部件位置時(shí)發(fā)生干涉的可能性，但為了真正能夠做到這一點(diǎn)，還必須對(duì)所有裝配供應(yīng)商的部件容差和設(shè)計(jì)實(shí)施改進(jìn)。另外，對(duì)于工裝夾具在移動(dòng)時(shí)熱膨脹的考慮也是一個(gè)亟需解決的問題。像Spirit航空系統(tǒng)公司在Prestwick工廠的機(jī)翼前緣裝配線，考慮工裝在傳統(tǒng)箱形鋼結(jié)構(gòu)上移動(dòng)

20、的熱擴(kuò)展以及在高熱敏感區(qū)域使用不脹鋼成為必然。Spirit在采用這種技術(shù)時(shí)識(shí)別出了重大的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)檫@種技術(shù)對(duì)航空結(jié)構(gòu)裝配來說是一種完全不成熟的概念。但是通過與其供應(yīng)鏈伙伴Acrosoma、Manufax Engineering和Assystem英國公司合作，分析其工程細(xì)節(jié)，共同設(shè)計(jì)出一種適用于A350 固定式機(jī)翼前緣裝配需求的方案。Acrosoma公司的3D編織層壓復(fù)合材料與復(fù)合材料翼梁及J 型板部件的熱特性非常相似，采用這種材料可以使裝配廠在40m長的夾具裝置上將幾何容差控制在±0.25mm，而不需要采用額外的溫度控制手段。盡管如此，還有很多其他的批產(chǎn)

21、技術(shù)需要開發(fā)，以便實(shí)現(xiàn)最終的方案。飛機(jī)裝配中膠接工藝特點(diǎn)及其應(yīng)用案例上世紀(jì)40年代初，英國開發(fā)出綜合性好、老化新能突出的Redux775，它以熱固型酚醛樹脂為主。40年代中后期，美國又開發(fā)出韌性較好的Meltbond4021。這兩種膠黏劑至今仍在沿用。50年代中期由于加聚反應(yīng)型環(huán)氧樹脂的出現(xiàn)，開發(fā)出無孔蜂窩用尼龍環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠。70年代中后期，耐久的結(jié)構(gòu)膠相繼而出。開發(fā)出磷酸陽極化，使得鋁氧化膜極其穩(wěn)定，并用一只腐蝕底膠提供了穩(wěn)定的表面，膠縫密封性顯著加強(qiáng)。  1995年美國膠接劑銷售量為926萬t，主要用于建筑、運(yùn)輸和其他工業(yè)部門。歐洲膠接劑銷售量約為140萬t，其中德國市場(chǎng)

22、最大。日本1995、1996年膠接劑產(chǎn)量分別為120.88萬t和122.22萬t。  自航空工業(yè)誕生以來，膠接技術(shù)就開始應(yīng)用于國外的大型運(yùn)輸機(jī)，如美國的L-1011、Boeing-707、737、747、C-130、C-141A、KC-135，俄羅斯的伊爾-76等等，都采用了膠黏劑來制造飛機(jī)構(gòu)件。到目前為止，膠黏劑在飛機(jī)上的應(yīng)用已有六七十年的歷史。膠黏劑品種多且配套齊全，技術(shù)日益完善，在軍機(jī)和民機(jī)上都得到廣泛應(yīng)用。一、膠接技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史（）、古代人類、天然膠粘劑：木汁、血膠、骨膠、石灰、松脂和瀝青等；（）、20世紀(jì)，合成高分子材料的出現(xiàn)，膠粘劑工業(yè)獲得了迅速發(fā)展；（）、20世

23、紀(jì)40年代后，膠接機(jī)理研究獲得了迅速的發(fā)展,膠接的三大理論：吸附理論、靜電理論、擴(kuò)散理論。（）、 20世紀(jì)60年代后，建立并逐步完善了：化學(xué)鍵理論、弱界面層理論、機(jī)械結(jié)合理論、膠粘劑流變學(xué)理論。二、膠粘劑的應(yīng)用航空航天工業(yè)中，全世界采用膠接結(jié)構(gòu)的飛機(jī)有100多種。58重型超聲速轟炸機(jī)，膠接壁板面積占80（其中蜂窩夾層結(jié)構(gòu)占90，膠用量超過400kg，可取代約50萬只鉚釘。三、技術(shù)的特點(diǎn)1、膠接的優(yōu)點(diǎn)（1） 膠接適用的材料范圍廣可連接不同材料（金屬金屬、金屬非金屬）、厚度不等、不受裝配件厚度（厚度差）的影響、多層；（2） 表面平滑、良好的氣動(dòng)力性能（3） 良好的密封性 氣密座艙、整體油箱等（4）

24、 膠接接頭耐環(huán)境能力強(qiáng)膠層對(duì)金屬防腐、絕緣、防電化學(xué)防腐；（5）、膠接構(gòu)件有效地減輕了重量受力均勻，可采用薄壁結(jié)構(gòu)-86機(jī)減速板鉚接改為膠接，重量12.5kg -8kg某型機(jī)機(jī)身膠接，重量減輕15%、費(fèi)用節(jié)約25%30%某預(yù)警飛機(jī)雷達(dá)罩，重量減輕20%。（6）、能提高接頭的疲勞壽命 膠均勻分布、不會(huì)產(chǎn)生局部應(yīng)力集中、疲勞裂紋擴(kuò)展速度慢。（7）、膠接工藝簡(jiǎn)單易自動(dòng)化、成本低，1000kg膠粘劑可節(jié)約5000kg金屬連接材料，節(jié)省500010000個(gè)工時(shí)。2、膠接的缺點(diǎn)（1） 粘接強(qiáng)度較低膠粘劑的主材料一般是高分子材料，粘接強(qiáng)度較低（不適于承受剝離載荷）遠(yuǎn)不如金屬材料；（2） 膠粘劑存在“老化”問

25、題；（3） 接頭性能的重復(fù)性差、使用壽命有限（4） 膠接接頭強(qiáng)度受影響的因素多對(duì)材料、工藝條件和環(huán)境應(yīng)力極為敏感。四、膠粘劑的組分粘料（基料）：是膠粘劑具有所要求的基本性能的主要成分。固化劑：促進(jìn)膠粘劑的固化。填料：減少膠層收縮和調(diào)節(jié)膠粘劑與被粘物之間彈性系數(shù)的差別。改善膠粘劑的性能（提高彈性系數(shù)、沖擊韌性、耐熱性、減少收縮率等)。稀釋劑：能降低膠粘劑粘度的易流動(dòng)液體。改善膠粘劑的工藝性能，降低膠粘劑，從而延長膠粘劑的使用期。五、鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的制造1、蜂窩夾芯（層）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介一種用于特殊的結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。是把蜂窩形狀的夾芯材料在兩塊面板之間，并把它們用膠粘劑相粘接而成的。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：良

26、好的比強(qiáng)度和比剛度；隔音、隔熱、減振，蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用航空、航天（對(duì)重量和性能有特殊要求的部位）飛機(jī)的機(jī)翼、進(jìn)氣道、雷達(dá)罩；火箭的安定面、導(dǎo)彈的何裝置座； 衛(wèi)星、飛船、航天飛機(jī)的艙蓋和整流罩等。2蜂窩的分類按材料分:鋁合金蜂窩、紙蜂窩、玻璃鋼蜂窩、塑料蜂窩、陶瓷蜂窩等。按有無孔分: 有孔蜂窩,無孔蜂窩。（1）有孔蜂窩：避免夾芯中殘留膠粘劑固化時(shí)產(chǎn)生的揮發(fā)物，能防止蜂窩夾層結(jié)構(gòu)內(nèi)、外壓差過大而造成的面板剝離破壞（常用于航天 飛行器）（2）無孔蜂窩：使用中有可能進(jìn)氣、進(jìn)水，積水難排除，引起結(jié)構(gòu)腐蝕，加速膠層老化，降低膠接強(qiáng)度，甚至造成脫膠。（常用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)）3、鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的制造過程：蜂窩夾芯

27、的制造、夾芯外形的加工、蒙皮與蜂窩芯膠接前的清洗、涂膠與裝配、固化、裝配件的檢驗(yàn)與試驗(yàn)。蜂窩夾芯制造的方法：成形法、拉伸法。成形法：先將鋁箔壓成波紋狀，然后將波紋狀鋁箔疊合膠接起來。用于厚度大、剛性大的合金箔、特殊的非正六邊形蜂格的夾芯。拉伸法：先在鋁箔上涂上或印上膠條，然后將鋁箔疊合膠接起來，最后再將疊層拉伸成蜂窩芯。用于：鋁合金的正六邊形或方形蜂格的夾芯。制造蜂窩夾芯的工藝過程（拉伸法）：(1)鋁箔表面處理堿洗除油、硝酸光化、磷酸陽極化表面處理（提高壽命）(2) 鋁箔涂膠拉伸法制造蜂窩夾芯）涂膠方法：縱條涂膠、橫條涂膠。(3) 鋁箔的疊合和固化鋁箔的疊合：將涂了膠的箔條按需用的張數(shù)疊合。疊

28、合的要求： 定位準(zhǔn)確，保證相鄰兩張箔條上的膠條相錯(cuò)半個(gè)間距。鋁箔的固化：熱壓機(jī)或熱壓罐中加溫、加壓固化。(4)夾芯的拉伸成形和加工先拉伸后加工外形：先將固化好的疊層拉伸成蜂窩塊，再用專用蜂窩加工機(jī)床加工出蜂窩零件外形。先加工外形后拉伸：先將疊層（壓縮狀態(tài)下的毛坯）加工成一定的形狀，在拉伸成具有所要求外形的蜂窩芯塊。先進(jìn)飛機(jī)裝配技術(shù)及其應(yīng)用案例除了常用加工技術(shù)外,世界各國還投入巨資研究和發(fā)展現(xiàn)代飛機(jī)制造技術(shù),以滿足政治、經(jīng)濟(jì)和國防發(fā)展的需要。隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代飛行器制造的先進(jìn)技術(shù)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。一、數(shù)控加工技術(shù)和高速加工技術(shù)先進(jìn)數(shù)控加工技術(shù)是現(xiàn)代國防工業(yè)武器裝備研制和生產(chǎn)中的重

29、要支撐技術(shù)。為了解決我國武器裝備生產(chǎn)能力嚴(yán)重不足的問題，國家投入了數(shù)以百億計(jì)的資金購買了大量的先進(jìn)數(shù)控加工設(shè)備。目前，許多國防企業(yè)擁有的先進(jìn)數(shù)控設(shè)備的數(shù)量已經(jīng)達(dá)到或超過國外同類企業(yè)的數(shù)控設(shè)備的保有量，但生產(chǎn)能力嚴(yán)重不足的局面并未得到根本改變。其主要原因主要在于，在引進(jìn)先進(jìn)數(shù)控設(shè)備的同時(shí)，并沒有引進(jìn)先進(jìn)的數(shù)控加工工藝技術(shù)，使得在采用同樣的數(shù)控機(jī)床和刀具的情況下，我國企業(yè)的數(shù)控加工效率經(jīng)常只能達(dá)到國際先進(jìn)水平的1/101/4，產(chǎn)品的加工質(zhì)量也得不到有效的控制和保證。生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)效率低已經(jīng)成為軍工制造業(yè)發(fā)展進(jìn)程中的瓶頸問題。為了提高國防企業(yè)的數(shù)控加工效率，實(shí)現(xiàn)從“技術(shù)改造”到“改造技術(shù)”的跨越，

30、落實(shí)國防工業(yè)“強(qiáng)化基礎(chǔ)、提高能力、軍民結(jié)合、跨越發(fā)展”的指導(dǎo)方針和建立資源節(jié)約和環(huán)境友好社會(huì)的重大戰(zhàn)略思想，在國防科工委的大力支持下，“十五”期間北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院作為技術(shù)依托單位，承擔(dān)了國防基礎(chǔ)科研項(xiàng)目“基于切削過程仿真的數(shù)控加工工藝優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用研究”。經(jīng)過為期三年卓有成效的研究，項(xiàng)目研究工作取得了顯著的成果。所開發(fā)的數(shù)控切削參數(shù)及工藝優(yōu)化技術(shù)與工具以及優(yōu)化型數(shù)控切削參數(shù)數(shù)據(jù)庫對(duì)于提高軍工行業(yè)數(shù)控加工技術(shù)能力和應(yīng)用水平，促進(jìn)軍工行業(yè)整體制造水平的提升，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。加工效率明顯提高其中薄壁構(gòu)件的加工效率提高了25%以上，剛性構(gòu)件和支架類零件的加工效率提高40

31、%以上。 產(chǎn)品質(zhì)量顯著改善通過參數(shù)優(yōu)化，以前加工中存在的缺陷得到了很好的解決，產(chǎn)品合格率提高近了20%以上。過去因零件薄壁處顫刀紋而造成壁厚超差的工件的產(chǎn)品合格率僅為50%，通過工藝參數(shù)優(yōu)化，顫刀問題得到了解決，產(chǎn)品合格率達(dá)到90%以上。 整體加工能力提升在原有設(shè)備和人力的前提下，某項(xiàng)目的生產(chǎn)能力從年產(chǎn)5架機(jī)提升至8架機(jī)以上的生產(chǎn)能力，產(chǎn)品合格率也從過去的70%提升至90%以上。數(shù)控設(shè)備是以數(shù)控系統(tǒng)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)滲透而形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品,已成為現(xiàn)代航空航天制造業(yè)的主流制造設(shè)備,一般占設(shè)備總數(shù)的40%以上。數(shù)控技術(shù)覆蓋了機(jī)械制造技術(shù)、信息處理、加工、傳輸技術(shù)

32、、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、軟件技術(shù)等領(lǐng)域。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、數(shù)字化的方向發(fā)展。 制造業(yè)不僅需要產(chǎn)品零件的高質(zhì)量,同時(shí)還需要提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本。高速加工技術(shù)這一最有發(fā)展前途和極具革命性的技術(shù),已成為機(jī)加技術(shù)發(fā)展的主流方向。如采用框中框(BoxinBox)結(jié)構(gòu)和對(duì)稱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的大型龍門五坐標(biāo)高速銑床,在航空航天制造業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用,已成為航空航天器整體結(jié)構(gòu)件的關(guān)鍵加工設(shè)備。由高速加工中心構(gòu)成的柔性加工單元取代了以往的專用生產(chǎn)線,實(shí)現(xiàn)了對(duì)航空航天器整體構(gòu)件的高速高效加工。采用五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)高速加工中心進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)件加工,可實(shí)現(xiàn)高速切削和空間曲面控制能力

33、的綜合優(yōu)勢(shì)。二、復(fù)合材料及其成形技術(shù)近幾年，國外對(duì)低成本、高性能復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在大型飛機(jī)上的工程應(yīng)用進(jìn)行了廣泛深入研究，取得了大量有工程應(yīng)用價(jià)值的研究成果，具體體現(xiàn)在新設(shè)計(jì)飛機(jī)主要承力部件大量應(yīng)用先進(jìn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，如A380復(fù)合材料中央機(jī)翼、A400M復(fù)材翼面與機(jī)身、波音787復(fù)合材料機(jī)翼等。  A400M的復(fù)合材料機(jī)翼結(jié)構(gòu)復(fù)材結(jié)構(gòu)在A380上的應(yīng)用： A380飛機(jī)已經(jīng)交付數(shù)家用戶，其優(yōu)良性能和舒適性被廣為稱道。復(fù)材用于該機(jī)的部件有中央翼盒結(jié)構(gòu)，尾翼結(jié)構(gòu)，襟翼、副翼結(jié)構(gòu)，擾流板結(jié)構(gòu)，機(jī)身上壁板、機(jī)身地板梁（跨度6m）、機(jī)身后體球框（6.2m×5.5m，樹脂膜溶塑成型

34、工藝RFI）、整流罩結(jié)構(gòu)等。A380的復(fù)材用量約占結(jié)構(gòu)重量25%，其最大設(shè)計(jì)特點(diǎn)就是首次將復(fù)材用于中央翼盒，并達(dá)到減重1.5t的效果。另外它的碳纖維復(fù)材水平尾翼整體油箱的結(jié)構(gòu)半展長達(dá)到19m，超過了A320 的機(jī)翼半展長，號(hào)稱是世界上正在飛行的最大復(fù)材整體油箱。機(jī)身上使用的Glare層板達(dá)到470m2，與傳統(tǒng)鋁合金相比，減重25%以上，疲勞壽命提高1015倍。垂尾前緣更是使用長達(dá)14m的Glare層板結(jié)構(gòu)，大型整體結(jié)構(gòu)的使用可見一斑。復(fù)材結(jié)構(gòu)在波音787上的應(yīng)用:該機(jī)的主要結(jié)構(gòu)均為復(fù)材結(jié)構(gòu)，其復(fù)材用量占全機(jī)重量50%，最有里程牌意義的是使用了復(fù)材機(jī)翼、機(jī)身結(jié)構(gòu)，并在結(jié)構(gòu)維護(hù)上做出了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，

35、其目標(biāo)是做到比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的波音767降低使用維護(hù)成本30%。同時(shí)，TiGr層板（碳纖維增強(qiáng)的鈦板）、耐高溫復(fù)合材料結(jié)構(gòu)也在機(jī)翼前緣、發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙上獲得應(yīng)用。復(fù)合材料本身就是在與高性能輕質(zhì)鋁合金的競(jìng)爭(zhēng)中前進(jìn)的，經(jīng)常是此消彼長，難分伯仲，特別是7000系列高純度鋁合金，對(duì)其競(jìng)爭(zhēng)之勢(shì)不可小視，如7150高強(qiáng)鋁合金拉伸強(qiáng)度達(dá)到560MPa以上，常規(guī)性能比目前采用的高強(qiáng)鋁合金高10以上，而且具有優(yōu)良的綜合使用性能，在飛機(jī)上使用可帶來明顯的結(jié)構(gòu)效益。多家研究表明，7075鋁合金用于制造機(jī)翼上壁板的優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)下高性能復(fù)合材料不能取代的，這就是說，單單對(duì)于機(jī)翼上壁板，再好的設(shè)計(jì)師，以目前的復(fù)材體系是不能夠設(shè)計(jì)出在

36、重量上低于7000系列鋁合金材料的機(jī)翼上壁板?？v觀波音與空客復(fù)材飛機(jī)結(jié)構(gòu)，相比之下，A380使用復(fù)材結(jié)構(gòu)更為慎重，以繼承發(fā)展為主，將全復(fù)材中央翼盒用在了高濕區(qū)與避免沖擊的飛機(jī)部位（上有機(jī)身包圍，下有機(jī)身整流罩保護(hù)）；而波音787使用復(fù)材結(jié)構(gòu)則是以全面創(chuàng)新性為主，其核心是基于高強(qiáng)度、中模量碳纖維與高韌性樹脂材料的結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)理念較為大膽前瞻，但近代飛機(jī)發(fā)展研究的型號(hào)很多，最后經(jīng)過用戶的使用篩選留下來，形成大批量機(jī)隊(duì)的才是成功的機(jī)型。 除了軍用飛機(jī)上大量使用復(fù)合材料外,復(fù)合材料在民用飛機(jī)上的用量也越來越大,如A380的機(jī)身后段(如圖16所示),波音787飛機(jī)的機(jī)翼和各機(jī)身段等都采用了復(fù)合材

37、料及整體成形技術(shù),它們不但可以大幅度減少零件、緊固件和模具的數(shù)量,簡(jiǎn)化工裝,減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量,同時(shí)也可以大大降低制造成本。因此,復(fù)合材料及其成形技術(shù)已成為現(xiàn)代飛機(jī)制造中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。圖1-6A380的復(fù)合材料機(jī)身后段由于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制造方法和工藝過程與金屬結(jié)構(gòu)件截然不同,構(gòu)件的性能設(shè)計(jì)與部件設(shè)計(jì)需一次完成。因此,大型飛行器復(fù)合材料構(gòu)件的CAD/CAM技術(shù)、新型固化模具、大型計(jì)算機(jī)控制的固化設(shè)備、固化工藝、固化監(jiān)控技術(shù)及計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制固化工序是復(fù)合材料構(gòu)件制造中的關(guān)鍵技術(shù)。三、復(fù)材結(jié)構(gòu)的數(shù)字化鉆孔和連接技術(shù)在復(fù)材部件的裝配中，一般采用機(jī)械連接或膠接的方法將復(fù)合材料構(gòu)件或復(fù)合材料構(gòu)件與金屬零件裝配在

38、一起形成部件。由于復(fù)合材料構(gòu)件的特殊性，它的連接方法與金屬零件的裝配方法也有所不同。787客機(jī)的結(jié)構(gòu)材料有50%是復(fù)合材料，機(jī)身的大部段殼體基本上都是復(fù)合材料的?？紤]到復(fù)材機(jī)體結(jié)構(gòu)的特殊性，鉆孔時(shí)材料層間容易劈裂，而且又不適宜敲打，所以它們的連接不能用一般的鉚接技術(shù)來實(shí)現(xiàn)；另一方面，考慮到787客機(jī)的生產(chǎn)批量大，有數(shù)量巨大的孔需要鉆制，所以波音和合作伙伴研制了專用的自動(dòng)化鉆孔鉚接設(shè)備和相關(guān)的工藝技術(shù)，以此來確保787客機(jī)的裝配連接質(zhì)量和速率，同時(shí)保持低的成本四、整體結(jié)構(gòu)件的加工成形技術(shù)隨著飛機(jī)飛行速度的提高,現(xiàn)代很多飛機(jī)都采用半硬殼式或硬殼式結(jié)構(gòu),這些結(jié)構(gòu)的主要零部件大多采用整體結(jié)構(gòu)件。例如,

39、EF2000的中機(jī)身蒙皮就是一個(gè)結(jié)構(gòu)高度一體化、高承力的復(fù)合材料整體硬殼式結(jié)構(gòu)B737-700的水平尾翼、梁、框、肋和壁板等也大量采用了整體結(jié)構(gòu)。飛機(jī)機(jī)體大量采用整體結(jié)構(gòu)后,對(duì)飛機(jī)的整個(gè)制造技術(shù)和制造過程產(chǎn)生了重大影響。整體結(jié)構(gòu)的制造有利于全面采用先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)件和工裝的三維實(shí)體數(shù)字建模,并進(jìn)行數(shù)字預(yù)裝配、數(shù)控加工編程、加工過程模擬、工件的數(shù)字測(cè)量和檢驗(yàn),以及裝配型架的計(jì)算機(jī)輔助定位安裝等工作。從而使飛機(jī)的互換協(xié)調(diào)工作、工裝夾具的設(shè)計(jì)與安裝以及飛機(jī)的裝配等工作進(jìn)一步簡(jiǎn)化。飛機(jī)外形的協(xié)調(diào)和零部件的互換將由原來主要依靠成形模具和裝配夾具來保證,逐步過渡到主要依靠零部件自身的形狀和尺寸的加工準(zhǔn)確度和計(jì)算機(jī)輔助定位安裝來實(shí)現(xiàn)。因此,整體結(jié)構(gòu)件的加工成形技術(shù)是現(xiàn)代飛機(jī)制造技術(shù)中的重要課題。大型整體構(gòu)件制造技術(shù)需要制造巨大的鍛坯和厚板坯,需要大噸位的鍛壓機(jī)和拉伸機(jī);整