飛機裝配定位方法及其應用案例

1、一、 飛機裝配定位方法及其應用案例飛機裝配過程一般是由零件先裝配成比較簡單的組合件和板件，然后逐漸地裝配成比較復雜的鍛件和部件，最后將部件對接成整架飛機。機翼和機身具有不同的功能，故結(jié)構(gòu)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，即進行裝配定位。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、用基準零件定位 待裝配的零件、組合件以基準零件、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?；鶞柿慵话闶窍榷ㄎ换虬惭b好的零件，零件要有足夠的剛度及較高的準確度，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。這種基準件定位法要求基準件位置準確、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。這種定位方法準確度較低，一般用于剛性較大，無協(xié)調(diào)要求和位置準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，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，在各個零件的部分鉚釘位置上（一般是每隔400mm左右鉆一個裝配孔，孔徑比鉚釘孔徑?。╊A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)量取決于

4、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)量應適當增加。這種定位方法在鉚接裝配中應用比較廣泛。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： （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，在保證準確度前提下，應盡量使用裝配孔定位的方法。對一些形狀不是很復雜的組合件或板件，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行裝配。4、用裝配型架定位最基本的一種定位方法。準確度取決

5、于裝配型架的準確度，保證裝配準確度先保證裝配型架的準確度。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確的位置關(guān)系。裝配型架定位是飛機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

6、之間連接關(guān)系的接頭定位器來定位。飛機裝配中采用了大量裝配復雜的型架，使制造費用大，生產(chǎn)準備期長，因此，在型架設(shè)計中應仔細研究各裝配單元的定位方法，在確保準確度的前提下，綜合采用各種定位方法，使型架結(jié)構(gòu)盡可能簡單。裝配型架定位的特點： （1）裝配的準確度高，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)品達到生產(chǎn)互換和使用互換的要求；（5）生產(chǎn)準備周期長。5、用坐標定位孔定位，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、用基準定位孔定位

7、，基準定位孔是配置在兩個組合件板件或者鍛件，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用案例型架的功用： 1、保證產(chǎn)品的準確度及互換性。首先，應有過定位來保證零件的準確形狀，這樣才能保證工件在裝配過程中既有準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

8、點是成套性和協(xié)調(diào)性。2、改善勞動條件，提高裝配工作生產(chǎn)率，降低成本。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)置靶標點，把測量靶標點的坐標與理論坐標相比較，進行實時反饋和補償，精確安裝各種定位器。3）在產(chǎn)品裝配階段，控制系統(tǒng)控制隨動定位器運動到理論位置以精確定位產(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)的精確定位也作為關(guān)鍵特性進行控制。航空制造業(yè)的競爭日趨激烈，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、組合件的設(shè)計達到了

10、前所未有的精度。這些先進的方法和工具為型架設(shè)計方法的改進提供了技術(shù)基礎(chǔ)。傳統(tǒng)型架設(shè)計方法存在的問題飛機結(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)，飛機制造過程中采用了成套裝配型架。為減小裝配過程中結(jié)構(gòu)的變形并保證準確定位，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裝配對象，因此，飛機許多公司都采用了“確定裝配”生產(chǎn)準備過程中需制造大量的裝配型設(shè)計方法。架。由于尺寸大，結(jié)構(gòu)復雜，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，成本高，而且占一個術(shù)語，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)準備周期占飛機研制周期的以上，而裝配型架的設(shè)計制造是飛機生產(chǎn)準備的主要內(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)是飛機結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，因而傳統(tǒng)的型架設(shè)計往往在飛機設(shè)計完成后才開始進行。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，目前國外許多公司都采用了“確定裝配”設(shè)計方法。裝確定裝

12、配是用來描述產(chǎn)品設(shè)計過程的一個術(shù)語，其基本思想是構(gòu)成產(chǎn)品的不同零件在預定義的結(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)計方法的一部分，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確度高，不同零件“吸附在一起（）”就可保證產(chǎn)品裝配的準確度。因此，這種設(shè)計方法必須以三維系統(tǒng)和智能設(shè)計為設(shè)計工具，以高精度設(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用就是采用“銷釘板”（），比如在立柱上加工許多標準的坐標孔，有相應標準的銷釘與坐標孔配合。為了定位裝配

13、對象，專門加工了許多定位用刻度板完成專用結(jié)構(gòu)的設(shè)計制造，這些刻度板上也有坐標孔，專用門加工了許多定位用刻度板，這些刻度板上也有坐標孔，可以通過銷釘及相應的坐標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，用于桁條等結(jié)構(gòu)的定位。飛機結(jié)構(gòu)和裝配型架的并行設(shè)計民用飛機的結(jié)構(gòu)尺寸愈來愈大，如目前最大的超大型客機，雙層客艙，高，長，翼展寬，標準機型載客人。飛機結(jié)構(gòu)的大型化對設(shè)計人員提出了新的挑戰(zhàn)。由于結(jié)構(gòu)尺寸的增大，設(shè)計人員需要解決承載和空氣動力外形方面所遇到的許多問題，從而導致設(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

14、期，在飛機結(jié)構(gòu)設(shè)計的同時就應開始工裝設(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行工裝設(shè)計，工裝的部分結(jié)構(gòu)必須獨立于產(chǎn)品數(shù)據(jù)。工裝和產(chǎn)品并行設(shè)計的一個基本思路是改變傳統(tǒng)的工裝結(jié)構(gòu)，將其劃分為獨立于產(chǎn)品數(shù)據(jù)或只需要基本數(shù)據(jù)的標準結(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。裝配型架的標準結(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、加工制造周期很短，并且不需專門的大型加工設(shè)備。標準結(jié)構(gòu)的設(shè)計不需要最終產(chǎn)品數(shù)據(jù)或只需一些基本數(shù)據(jù)，因此在飛機產(chǎn)品設(shè)計的初期就可進行設(shè)計制

15、造可進行設(shè)計制造，當產(chǎn)品最終版本發(fā)放后只需較短的時間就可完成專用結(jié)構(gòu)的設(shè)計制造。標準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)計方法在壁板裝配型架的設(shè)計制造中取得了巨大的成功。空中客車英國公司以三維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結(jié)構(gòu)，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

16、而減少工裝制造周期和費用，減少生產(chǎn)用地。柔性設(shè)計的基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或調(diào)整的。采用確定裝配設(shè)計方法設(shè)計制造的壁板裝配型架有數(shù)個桁條定位在型架上。型架的立柱上有帶多個坐標孔的“銷釘板”上。定位桁條的刻度板通過定位梢固定在“銷釘板”上。立柱上的定位指針在Z向可以通過螺紋調(diào)整，通過絲杠可以在向移動。立柱通過底座上的導軌可作向移動。為了保證裝配對象在向的定位，在底座上往往有多個輔助支撐。輔助支撐通過導軌可作向移動，向定位點可

17、以通過調(diào)整伸縮頂桿來調(diào)整。空客英國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，；系列飛機機翼上下共有種壁板，型架經(jīng)過一定的調(diào)整，還可用于種壁板的裝配。每套型架有個可移動的立柱，個圍框式接頭定位板，個輔助支撐及底座。每個立柱上有一套定位系統(tǒng)以滿足不同壁板結(jié)構(gòu)的定位要求。定位系統(tǒng)包括個可調(diào)節(jié)指針定位機構(gòu)，其中上下個指針從蒙皮外表面定位，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，對降低成本和縮短研制周期具有重要的影響。確定裝

18、配設(shè)計方法是并行設(shè)計和柔性設(shè)計實施的基礎(chǔ)，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，以提高加工設(shè)備為手段。三、飛機裝配中膠接工藝特點及其應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。膠接工藝簡便，不需要復雜的工藝設(shè)備，膠接操作不必在高溫高壓下進行，因而膠接件不易產(chǎn)生變形，接頭應力分布均勻。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，

19、形成的接縫時連續(xù)的，受力分布比較均勻，連接薄板時，改善了支撐情況，提高了臨界應力； （2）減輕結(jié)構(gòu)重量，提高疲勞強度 ；（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腐蝕 膠接的缺點 。（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)和生活中的應用非常廣 泛。 

20、當今金屬膠接技術(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，可使機件重量減輕2025%，強度比鉚接提高3035%，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

21、采用膠接的金屬板金結(jié)構(gòu)和蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，有的大型運輸機膠接結(jié)構(gòu)達3200米(,有的轟炸機膠接面積占全機表面積的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)廣泛應用于航天工業(yè)當中。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)，若采用膠接代替鉚接，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、機翼的零部件、直升機旋翼、艙門和地板等均采用膠接結(jié)構(gòu)，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

22、、降低成本、密封絕緣、表面光滑美觀和應力分布均勻等優(yōu)點。目前在各種軍用飛機、民用飛機的制造過程中，許多部位均采用結(jié)構(gòu)膠進行粘接與密封(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100 t的運輸類飛機，既包括軍用、民用大型運輸機，也包括150座以上的干線客機。近年來在國際大飛機項目研究中，高分子膠粘劑的作用舉足輕重: 具有粘接飛機零部件的作用； 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，對提高產(chǎn)品性能、減輕結(jié)構(gòu)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剪切強度>20 MPa,150 C剪切強度>9 MPa)和J-15(20剪切強度>29.4

24、60;MPa , 150 剪切強度>>15.7 MPa,250 C剪切強度>>8.0 MPa)等；氨酚醛/丁睛結(jié)構(gòu)膠，如J-03 (20 C剪切強度)20 MPa,150 9C剪切強度)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/有機硅結(jié)構(gòu)膠，如204等。我國從20世紀50年代末開始研制航空用結(jié)構(gòu)膠(比

25、國外晚了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旋翼無孔蜂窩后段的膠接，從而有效解決了有孔蜂窩結(jié)構(gòu)開膠等問題;隨后開發(fā)了多種無孔蜂窩結(jié)構(gòu)膠及其配套膠;20世紀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)膠的應用使航空技術(shù)有了較大的進展。

26、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6 000 mZ，熱壓罐最大直徑3.6 m、長lOm;沈飛公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達到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結(jié)構(gòu)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)廣泛應用于航天工業(yè)當中。圖 3-2 Cy-35隨著近代科學技術(shù)的快速發(fā)展，運載火箭、洲際導彈、航天飛機等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發(fā)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，蜂窩結(jié)構(gòu)件外表的局部溫度可260-316，其內(nèi)部溫度也可達到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合材料來制造蜂窩結(jié)構(gòu)件。這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求膠粘劑除了具有耐高溫性能之外，

28、還必須對欽合金、碳纖維復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越高，21世紀的民用飛機要求結(jié)構(gòu)材料必須朝著低密度、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，結(jié)構(gòu)膠已廣泛用于客機的制造:波音一747飛機(膠接面積3 200 mz )，洛克希德公司L-1011

29、飛機(2 800 mz )，德國MBB公司A300飛機(586 m2)和A310飛機(631 m2 );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、先進飛機裝配技術(shù)及其應用案例  飛機裝配是根據(jù)尺寸協(xié)調(diào)原則，將飛機零件或組件按照設(shè)計和技術(shù)要求進行組合、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)的不斷發(fā)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發(fā)展歷程，目前快速發(fā)展的柔性裝配將自動化裝

30、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 動化裝配的發(fā)展歷程，目前快速發(fā)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)的發(fā)展狀況      近10余年來，國外飛機裝配技術(shù) 發(fā)展迅速，以B777、A340、A380、 F-22、F-35等為代表的新型軍、民機集中反映了國外飛機制造技術(shù)的現(xiàn) 狀和發(fā)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，應用柔 性模塊化的工裝

31、技術(shù)、加工和檢測單元并集成應 用為一系列的自動化裝配系統(tǒng)進 行機體結(jié)構(gòu)的自動化裝配，大量米用了長壽命連接技術(shù)，實現(xiàn)了長壽命飛機結(jié)構(gòu)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)發(fā)展成數(shù)控自動化工裝，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

32、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，吸盤在程序控制下可進行三維移動定位，生成與裝配件曲面完全符合并均勻分布的吸附點陣，能精確、可靠地定位和夾持壁板。當產(chǎn)品外形發(fā)生變化時，吸附點陣布局自動進行調(diào)整，可以適應不同的裝配件外形。自上世紀90年代初開始，這種基于多點陣成形真空吸盤式柔

33、性裝配工裝技術(shù)已廣泛應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 型架的應用，促進了裝配的自動化和柔性，具有結(jié)構(gòu)簡單、開敞性好、占地面積小、可重組等優(yōu)點，現(xiàn)已廣泛應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

34、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 適應不同尺寸的機身機翼結(jié)構(gòu)。2自動化裝配單元技術(shù)      國外大型民機結(jié)構(gòu)廣泛采用自動化裝配工藝，其基礎(chǔ)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）制孔單元用于對結(jié)構(gòu)進行鉆孔和锪窩。制孔單元一般由鉆孔主 軸、鉆夾頭、位置反饋線性編碼器、

35、 伺服進給機構(gòu)、安全機構(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 幾個部分。提箱式送料單元可以完成 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

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)動器等， 通過線性光柵編碼器（光刻尺）進行 軸向定位，對緊固件的插入過程進行 監(jiān)控和確認，實時反饋緊固件的長 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、高重復性且無油污染的特點。（7）環(huán)槽釘安裝單元使用時先將 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

37、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合材料 結(jié)構(gòu)單面螺紋抽釘?shù)淖詣影惭b，已在 空客飛機復合材料平尾的自動化裝配中應用。（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部分，保證飛機的良好氣動外形。（10）焊接單元用 于飛機金屬結(jié)構(gòu)的自 動化焊接裝配。目前應用的先進技術(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、確認和校準加 工點的位置。（12）法線檢測單元采用數(shù)個渦流傳感器或小型激光測 距儀進行多點測量以確定工件加工點 的法線，反饋至機床控制系統(tǒng)進行調(diào) 整以保證制孔的垂直度要求。（13）孔檢

38、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)預防碰撞，保護壁板 或探針免受損害。孔P數(shù)據(jù)通過機器反饋以便識別超差情況。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)、 復合材料尾翼柔性裝配系統(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 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)，其最新的發(fā)展是E 5 0 00 (ASAT4)