第5章-飞机装配工艺

/1891第五章飞机装配工艺5.1机体结构的分解与分离面5.2飞机装配的准确度要求5.3飞机装配中的定位方法5.4飞机装配中的连接工艺5.5飞机部件装配5.6飞机总装配/1892飞机装配过程就是将大量的飞机零件按图纸、技术条件进行组合、连接的过程。飞机结构复杂，零件及连接件数量又多，且大多数零件在自身重量下刚度较小，而组合成的外形又有严格的技术要求。零件－组合件－板件－段件－部件－机体/18935.1设计分离面与工艺分离面设计分离面部件、段件、组合件之间所形成的可拆卸的分离面（根据使用功能、维护修理、运输方便等方面的需要）设计分离面采用可卸连接（螺栓连接、铰链接合），一般要求具有互换性。/1894按设计分离面绘出的B-1军用飞机结构分解图1－雷达天线罩2－乘员(救生)舱3－中机身前段4－变后掠翼枢轴区5－中机身后段6－垂直安定面7－水平安定面8－后机身9－吊舱10－外翼11－机翼贯串部分12－前机身13－低空飞行操纵舵/1895部件与部件之间采用可拆连接－－设计分离面必须保证设计分离面的准确度要求叉耳式接头配合要求：•孔与螺栓之间为H8/h7或H9/f9•在叉耳宽度方向上，间隙一般为0.2~1.0mm或间隙配合围框接头配合要求：•孔与螺栓配合间隙0.1~0.25mm•接头对接面允许局部存在0.1~0.2mm的间隙，但接触面积之和为总面积的70%以上/1896除飞机机体按设计分离面划分为部件、段件和组件外，为了生产上的需要，需将部件进一步划分为段件，段件进一步划分为板件和组件。如机身、机翼地壁板、框、翼肋、梁、机身下部、机翼地缘、后部、翼尖等。这些板件、段件或组件之间一般采用不可拆卸的连接，它们的分离面称为工艺分离面。/1897按工艺分离面把机翼划分成段件/1898按工艺分离面把机翼划分成段件和板件/1899按工艺分离面把机身划分成段件和板件/18910整架飞机装配流程图：/189115.2飞机装配准确度要求1.部件气动力外形准确度－－外形要求Lh221nnnyyyh波纹度/18912－－表面平滑度要求包括铆钉、螺钉、焊点处的局部凸凹缺陷，蒙皮对缝间隙和阶差等。/189132.部件内部组合件和零件的位置准确度对基准轴线的位置要求（大梁轴线、翼肋轴线、隔框轴线、长桁轴线等的实际装配位置相对于理论轴线的位置偏差）3.部件间相对位置的准确度表示机尾相对于机身的位置准确度参数是上反角（或下反角）、安装角和后掠角。一般将其允差值换算成线性尺寸在飞机水平测量时检验。/18914保证飞机装配准确度的难点：一般机械产品：零件刚度大，连接产生变形小，装配准确度主要取决于零件的制造准确度，装配误差主要由零件的制造误差积累而来。飞机：钣金零件或薄壁机械加工件，刚度小，连接产生变形小，装配准确度很大程度上取决于装配型架的准确度，装配中还有定位和连接产生的应力和变形。/18915修配：手工操作，要反复试装和修合，工作量大。修配后不能满足互换性。装配后精加工：需要专用设备（精加工台）。精加工后，工件具有互换性。可调补偿件：补偿结构、垫片等。提高装配准确度的补偿方法/18916/189175.3装配定位在装配过程中，首先要确定零件、组合件、板件、段件之间的相对位置，这就是定位问题。在装配工作中，对定位的要求是：1保证定位符合飞机图纸盒技术条件中所规定的准确度要求；2定位和固定要操作简单可靠；3所用的工艺装备简单，制造费用低。/189181.划线定位手工划线；接触照像法2.装配孔定位模线样板法，型架，工艺装配凸台3.装配夹具（型架）定位装配，校形（利用超六点定位）/18919划线定位/18920装配孔定位/18921装配孔定位/18922装配夹具（型架）定位/18923装配夹具（型架）定位/18924类别方法特点选用划线定位法1用通用量具和划线工具划线2用专用样板划线3用明胶模线晒相的方法1简便易行2装配准确度低3工作效率低4节省工装费用1新机研制时尽可能采用2成批生产时，简单的、易于测量、准确度要求不高的零件定位3作为其它定位方法的辅助定位基准件定位法以产品结构件上的某些点、线、面确定待装件的位置1简便易行、节省工装、装配开畅、协调性好2基准件必须具有较好的刚性和位置准确度1有配合关系的、尺寸或形状相一致的零件之间的装配2与其它定位方法混合使用装配孔定位法在相互连接的零件（组合件）上，按一定的协调路线分别制出孔，装配时零件以对应的孔定位来确定零件（组合件）的相互位置1定位迅速、方便2不用或仅用简易的工装3定位准确度比工装定位的低，比划线定位的高1单曲度，平滑双曲度壁板中蒙皮、长桁、框的装配2内部加强件的定位3平面组合件非外形零件的定位4组合件与组合件之间的定位装配型架定位法利用型架定位确定结构件的装配位置或加工位置（如精加工台）1定位准确度高2限制装配变形或强迫低刚性结构件符合工装3能保证互换部件的协调4生产准备周期长应用广泛的定位方法，能保证各类结构件的装配准确度要求/189255.3.3飞机装配基准基准－－确定结构件之间位置的一些点、线、面。设计基准：1飞机水平基准线对称轴线翼弦平面梁轴线、长桁轴线框轴线、肋轴线/18926设计基准一般都是不存在于结构表面上的点、线、面。因此，在装配过程中要建立装配工艺基准。工艺基准：⑴定位基准－确定结构件在工装上的相对位置；⑵装配基准－确定结构件之间的相对位置；⑶测量基准－测量结构件装配位置尺寸的起始位置。/18927两种装配基准：以骨架为基准误差积累由内向外骨架零件外形制造误差骨架的装配误差蒙皮的厚度误差蒙皮和骨架贴合误差装配后变形/18928/18929以蒙皮外形为基准误差积累由外向内装配型架卡板外形误差蒙皮和骨架贴合误差装配后变形两种装配基准/18930/18931在选择定位基准和装配基准时应遵循以下原则：（1）装配定位基准与设计基准统一（2）装配定位基准与零件加工基准统一（3）装配基准与定位基准重合（4）基准不变/18932铆接螺栓连接焊接胶接电子束焊超塑性与扩散连接5.4飞机装配中的连接工艺/18933铆接的优点：是应用最广泛的连接方法。其操作工艺容易掌握，铆接质量便于检查，所用设备机动灵活，能适应比较复杂和不够开敞的结构，可应用于各种不同材料之间的连接。5.4.1铆接/18934铆接方法的缺点：在结构上既削弱了强度又增加了重量，铆缝的疲劳性能较低；铆接变形比较大；蒙皮表面不够光滑；铆缝的密封性差。在生产上劳动强度大，工作生产率低。/18935铆钉连接的分类：1）普通铆钉的连接2）无头铆钉的干涉配合铆接3）密封铆接4）特种铆钉的铆接/18936/18937沉头铆钉平头铆钉圆头铆钉扁圆头铆钉/18938/189391）普通铆钉的连接（普通铆接）普通铆接是指最常用的凸头或埋头铆钉铆接，其铆接过程是：制铆钉孔，制埋头窝（对埋头铆钉而言），放铆钉，铆接。/189401）普通铆钉的连接（普通铆接）钻孔及锪窝：铆钉孔:直径一般比铆钉杆直径大0.1~0.3mm，铆钉孔的质量，除孔径的公差要求之外，对于孔的椭圆度、垂直度、孔边毛刺、粗糙度都有要求。一般铆钉孔不需铰孔，但是直径大于6mm，夹层厚度大于15mm的铆钉孔则需要。对于直径为5mm的钉孔，虽然不用铰孔，但常常先钻初孔，然后扩孔。/189411）普通铆钉的连接（普通铆接）钻孔及锪窝：铆钉孔的位置:一般是指边距、排距（行距）、孔距，允差一般是正负1.0mm。确定铆钉孔位置的方法有按画线钻孔，按导孔钻孔，按钻模钻孔。/189421）普通铆钉的连接（普通铆接）钻孔及锪窝：锪孔－－铆接埋头铆钉时，钻孔后要锪孔。高速飞机上蒙皮与骨架之间的连接主要用埋头铆钉。/189431）普通铆钉的连接（普通铆接）制孔工具设备：风钻自动钻锪装置/189441）普通铆钉的连接（普通铆接）制孔工具设备：风钻自动钻锪装置/189451）普通铆钉的连接（普通铆接）铆接：锤铆压铆/18946KII-20压铆机工作过程板件尚未调平，压铆机托架带着板件向上移动开始调平板件已经调平板件，准备成组压铆上铆模下降，贴紧工件上表面下铆模和夹紧件上升，与上铆模一起夹紧工作压铆完成，松开铆模/18947机身自动钻铆设备机翼自动钻铆设备发动机舱钻铆设备导弹弹体钻铆设备/189482）密封铆接飞机在高空中飞行，气压随飞行高度增加而降低，为了使座舱内有一定的气压，保证乘座人员有适宜的工作、生活条件，舱体就必须密封；由于飞机经常处于高温、严寒、雨淋、日晒恶劣环境中飞行，密封要求比较高。现代飞机的机身和机翼的一部分结构形成整体油箱。对于整体油箱，要求不漏油，在高温或低温下以及各种载荷的情况下，都要保证不漏油。/18949/18950自密封铆钉密封缝内密封－－一般用聚硫橡胶/18951缝外密封和表面密封/189523）无头铆钉铆接无头铆钉铆接，是将没有铆钉头的实心圆杆作为铆钉，如下左图所示；铆钉在压铆过程中镦粗，同时在两端形成钉头和镦头。对于埋头铆钉，再将凸出外表面的部分铣平，如下右图中(a)所示；有的无头铆钉铆成凸头，如图(b)所示。/18953拉丝抽芯铆钉鼓包抽芯铆钉螺纹实心、空心铆钉/189544）自动铆接飞机结构所承载荷通过连接部位传递，形成连接处应力集中。据统计，飞机机体疲劳失效事故的70％起因于结构连接部位，其中80％的疲劳裂纹发生于连接孔处，因此连接质量极大地影响着飞机的寿命。现代飞机的安全使用寿命要求日益增长，军机寿命、干线飞机寿命分别要求达到8000，50000飞行小时以上，而手工铆接难以保证寿命要求，必须采用自动钻铆装配设备实现稳定的高质量的连接。铆接的机械化和自动化，是铆接技术发展的必然趋势。铆接机械化、自动化，不仅能够提高劳动生产率，减轻劳动强度，改善劳动条件，更重要的是，能显著提高铆接质量，这对于直径为6毫米以上的铆钉，显得尤为突出。/18955自动钻铆装配设备/18956发达国家的飞机连接装配已由单台数控自动钻铆机的配置向由多台数控自动钻铆机、托架系统配置或由自动钻铆设备和带视觉系统的机器人、大型龙门机器人、专用柔性工艺装备及坐标测量机等多种设备、不同配置组成的的柔性自动装配自动钻铆系统：美国、俄罗斯、法国、德国等国家发展的系列化钻铆机，有中小型钻铆机、大型自动钻铆机、安装特种紧固件的钻铆机和微型自动钻铆机。/18957在自动铆接机上铆接的工件，大部分是大尺寸带曲度的板件，如下图所示的机翼板件，翼肋外形的切线和弦平面有夹角Alpha，每个翼肋上各点的夹角是变化的；长桁外形的切线和弦平面的夹角Beta，也是变化的。在自动铆接时，如果自动铆接机是固定不动的，则应将板件安装在能够自动定位和调平的铆接托架上，托架应能实现板件在空间三个坐标（x，y，z）的自动定位和两个转角（Alpha，Beta）的自动调平。/18958/18959/18960/18961机械手或机器人在铆接装配中的应用：采用自动机器人装配系统可实现对不开敞、难加工部位的装配。工业机械手-机器人作为柔性装配系统中一个不可分割的部分，能有效提高装配效率和装配质量，降低装配成本。在F-16，F/A-18，C-130等飞机装配中机器人工作单元主要用于装配系统中工件的输送、定位、制孔和装配。/1896262MoreFlextracksInProduction/1896363/1896464Cut-AwayCameraInstalledinTrackCarriage/1896565WirelessHoleProbeHSK32CRENISHAWOMP40WirelessHoleProbeAccurateHoleFinding./18967自动钻铆托架系统/18968半自动托架系统/18969/18970机器人与G400自动钻铆机结合/18971电磁铆接装置电磁铆接可替代大功率压铆设备，进行大直径、高强铆钉的铆接；进行难成形材料、大直径及厚夹层的铆接；可以在结构上实现均匀的干涉配合连接。电磁铆接自动化设备将高能、低重量电磁铆接动力头应用于自动钻铆