緒論重慶航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院飛行器制造技術(shù)專業(yè)

2025/4/14

1《現(xiàn)代飛機(jī)裝配技術(shù)》——2025/4/14緒論2飛機(jī)制造(Aircraft

manufacturing)是按設(shè)計(jì)要求制造飛機(jī)的過程。通常飛機(jī)制造僅指飛機(jī)機(jī)體零構(gòu)件制造、部件裝配和整機(jī)總裝等。飛機(jī)的其他部分，如航空發(fā)動機(jī)、儀表、機(jī)載設(shè)備、液壓系統(tǒng)和附件等由專業(yè)工廠制造，不列入飛機(jī)制造范圍，但是它們作為成品在飛機(jī)上的安裝和整個系統(tǒng)的連接、電纜和導(dǎo)管的敷設(shè)，以及各系統(tǒng)的功能調(diào)試都是總裝的工作，是飛機(jī)制造的一個組成部分。2025/4/14緒論3飛機(jī)制造要經(jīng)過工藝準(zhǔn)備→工藝裝備制造→毛坯制備→零件加工→裝配安裝→檢測和試驗(yàn)等過程。飛機(jī)制造中采用不同于一般機(jī)械制造的協(xié)調(diào)技術(shù)(如模線樣板工作法)和大量的工藝裝備（如各種工夾具、模胎和型架等），以保證所制造的飛機(jī)具有準(zhǔn)確的外形。工藝準(zhǔn)備工作包括制造中的協(xié)調(diào)方法和協(xié)調(diào)路線的確定、工藝裝備的設(shè)計(jì)等。飛機(jī)機(jī)體的主要材料是鋁合金、鈦合金、鎂合金等，多以板材、型材和管材的形式由冶金工廠提供。飛機(jī)上還有大量鍛件和鑄件，如機(jī)身加強(qiáng)框、機(jī)翼翼梁和加強(qiáng)肋，它們多用高強(qiáng)度鋁合金和合金鋼鍛造毛坯，這些大型鍛件要在

300～700MPa

的巨型水壓機(jī)上鍛壓成形。2025/4/14緒論4零件加工主要有鈑金零件成形、機(jī)械加工和非金屬材料加工。金屬零件在加工中和加工后一般還要進(jìn)行熱處理和表面處理。飛機(jī)的裝配是按構(gòu)造特點(diǎn)分段進(jìn)行的。

首先，將零件在夾具（型架）中裝配成翼梁、框、肋和壁板等構(gòu)件；其次，再將構(gòu)件組合成部段件（如機(jī)翼中段、前緣，機(jī)身前段、中段和尾段等）；最后，完成一架飛機(jī)的對接。2025/4/14緒論5裝配中各部件外形靠型架保證，對接好的全機(jī)各部件相對位置，特別是影響飛機(jī)氣動特性的參數(shù)（如機(jī)翼安裝角、后掠角、上反角等）和飛機(jī)的對稱性，要通過水平測量來檢測?？傃b工作還包括發(fā)動機(jī)、起落架的安裝調(diào)整，各系統(tǒng)電纜、導(dǎo)管的敷設(shè)，天線和附件的安裝，各系統(tǒng)的功能試驗(yàn)等?？傃b完成后，飛機(jī)即可轉(zhuǎn)入外場工作，進(jìn)行地面試車和試飛。通過試飛調(diào)整，當(dāng)飛機(jī)各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求時即可交付使用。2025/4/14緒論6飛機(jī)制造中裝配和安裝工作量占直接制造(即不包括生產(chǎn)準(zhǔn)備、工藝裝備制造)工作量的50%～70%。這主要有以下幾點(diǎn)原因：首先，因?yàn)轱w機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件和連接件的數(shù)量大。（一架大型飛機(jī)有大約10萬個零件，200多萬個鉚釘和螺栓連接件。）其次，因?yàn)檠b配和安裝工作的機(jī)械化和自動化程度比較低.再次，因?yàn)轱w機(jī)的裝配和安裝不僅勞動量大，而且質(zhì)量要求高、技術(shù)難度大。因此，提高飛機(jī)裝配和安裝的技術(shù)水平，在飛機(jī)制造中具有重要意義。2025/4/14緒論7一、飛機(jī)結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)1.以盡可能小的結(jié)構(gòu)質(zhì)量滿足強(qiáng)度和剛度的要求

飛機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度始終受到質(zhì)量的限制，飛機(jī)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量是一個突出被考慮的問題。因此,飛機(jī)選用的材料大部分是高強(qiáng)度輕合金的薄壁飯金件。由這樣的結(jié)構(gòu)材料制作的零部件剛度小、變形大，增加了裝配工藝的復(fù)雜性。2.外形復(fù)雜（有單、雙曲度，變曲率），部件尺寸大而剛度小

有的飛機(jī)機(jī)翼長達(dá)幾千米，本身又是薄壁結(jié)構(gòu)，易變形，剛度小，因此飛機(jī)結(jié)構(gòu)的精確度不易保證。2025/4/14緒論83.零件數(shù)量多，協(xié)調(diào)關(guān)系復(fù)雜，裝配以鉚接為主

飛機(jī)零件的數(shù)量和品種多，一架飛機(jī)有成千上萬個零件。鉚接是目前飛機(jī)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的連接方法，盡管其他連接方法，如膠接、點(diǎn)焊、熔焊等有了相當(dāng)大的發(fā)展，但由于鉚接具有工藝方法比較簡單，連提強(qiáng)度化較穩(wěn)定可靠、能適應(yīng)比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、操作簡便、質(zhì)量便于檢查、故障易于排除等優(yōu)點(diǎn)，到現(xiàn)在還沒有一種連接方法能完全取代它。2025/4/14緒論9二、飛機(jī)裝配的工藝特點(diǎn)

1.飛機(jī)裝配勞動量大，機(jī)械化程度不高

我國航空企業(yè)結(jié)合型號需求，開展了壁板自動鉆鉚、大部件柔性對接等關(guān)鍵技術(shù)及裝備的研究和應(yīng)用，在數(shù)字化裝配技術(shù)方面開展了有益的嘗試和試驗(yàn)。但是，對先進(jìn)裝配技術(shù)的研究還沒有系統(tǒng)化。未形成飛機(jī)數(shù)字化裝配模式和體系。

目前，飛機(jī)裝配仍沿用根據(jù)實(shí)物樣件以模擬量形式傳遞零部件的形狀和尺寸，以及采用大量復(fù)雜剛性型架進(jìn)行定位和夾緊的傳統(tǒng)手工裝配方法。裝配精度、質(zhì)量穩(wěn)定性、裝配效率等很難滿足要求，國際適航認(rèn)證獲批艱難。因此，飛機(jī)裝配技術(shù)已成為制約我國飛機(jī)制造技術(shù)能力的瓶頸，發(fā)展飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)迫在眉疑。

2025/4/14緒論102.飛機(jī)裝配涉及的連接技術(shù)面較廣，裝配的準(zhǔn)確度直接影響飛機(jī)的外形飛機(jī)上的連接形式大量采用鉚接和螺紋連接技術(shù)，另外還采用焊接、膠接等。這些連接技術(shù)的一個共同特點(diǎn)是變形較大，而飛機(jī)的最后形狀和尺寸又是由裝配過程來確定的，因此裝配的準(zhǔn)確度直接影響到飛機(jī)外形。3.飛機(jī)裝配使用大量復(fù)雜的工裝夾具

飛機(jī)外形復(fù)雜，部件尺寸大而剛度小，因此，飛機(jī)裝配須使用大量工裝、夾具固定零件位置，加強(qiáng)裝配件的剛度，控制和約束裝配件的變形，以保證裝配的準(zhǔn)確度要求。2025/4/14緒論114.保證部件裝配互換、協(xié)調(diào)的方法和過程比較復(fù)雜

飛機(jī)裝配不僅需要有精確度高的配合面和準(zhǔn)確的配合尺寸，而且還需要有一套區(qū)別于一般機(jī)械制造并能保證自身互換、協(xié)調(diào)的設(shè)備和工藝路線。

例如，為了保證產(chǎn)品與產(chǎn)品、產(chǎn)品與工裝、工裝與工裝之間的協(xié)調(diào)，需要繪制模線，制造樣板，采用型架裝配機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)樣機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)量規(guī)等專用設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)工藝裝備。2025/4/14緒論12三、飛機(jī)裝配工作的要求

飛機(jī)由許多零件、組件、部件所組成。在飛機(jī)裝配工作中，它們都必須滿足下述要求。1.保證對接面的強(qiáng)度保證每一結(jié)合面的強(qiáng)度是保證飛機(jī)裝配質(zhì)量的首要要求。無論用何種連接方法，稍不慎重而造成的缺陷（如鉚釘未填滿釘孔、焊縫未焊透、螺母未鎖緊等），都可能使結(jié)合開裂而引起嚴(yán)重事故。飛機(jī)上承受大載荷的結(jié)合（如機(jī)翼與機(jī)身的連接），以及承受載荷不大的結(jié)合（起落架蓋板蒙皮與骨架的鉚接結(jié)合），并沒有重要與不重要之分。因?yàn)轱w機(jī)設(shè)計(jì)的安全系小，所以任何細(xì)小的裂損都可能由局部影響全機(jī)。2025/4/14緒論132.保證飛機(jī)氣動外形的準(zhǔn)確

一是外形曲線尺寸準(zhǔn)確，例如機(jī)翼每一剖面的翼型曲線、上反角或下反角、后掠角或前掠角的數(shù)值,這些數(shù)值在裝配時必須得到保證，這樣才能使飛機(jī)得到預(yù)定的性能，不然就會減少升力、增加阻力，不利于穩(wěn)定性和操縱性；

二是外表面的光滑度，特別是機(jī)翼、尾翼前緣蒙皮的光滑度的保證，這對減少阻力，提高飛機(jī)速度具有重大意義。

3.保證各機(jī)構(gòu)動作準(zhǔn)確、協(xié)調(diào)

飛機(jī)的所有操縱系統(tǒng)，動力裝置等要求操作靈敏、準(zhǔn)確，工作時不發(fā)生故障。這對殲擊機(jī)來說，尤為重要。一場激烈的空戰(zhàn)，往往不過幾分鐘或數(shù)十秒鐘，駕駛員要在這短暫時間內(nèi)完成各種復(fù)雜的工作，操縱機(jī)構(gòu)如有瞬時的遲緩或故障，就會喪失空戰(zhàn)中的優(yōu)勢。2025/4/14緒論144.縮短裝配周期

裝配一架飛機(jī)所需要的時間稱為裝配周期?？s短裝配周期就相應(yīng)地提高了產(chǎn)量,也就意味著勞動生產(chǎn)率的提高。

5.降低成本

飛機(jī)裝配需要大量的勞動力，需要許多好的材料。勞動力的減少、材料的節(jié)約、廢品率的降低，都能提高生產(chǎn)率，降低成本。

以上這些要求，有的是互相關(guān)聯(lián)的，有的是互相矛盾的，這就需要尋求先進(jìn)的工藝方法和先進(jìn)的組織形式，最大限度地滿足這些要求。2025/4/14緒論15四、飛機(jī)構(gòu)造和飛機(jī)裝配工藝的發(fā)展趨勢

1.飛機(jī)構(gòu)造的發(fā)展趨勢

隨著現(xiàn)代飛機(jī)為滿足隱身、超聲速巡航、超常規(guī)機(jī)動、高信息感知能力、長壽命、結(jié)構(gòu)輕量化等方面的性能要求，大量地采用新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料，其結(jié)構(gòu)件呈現(xiàn)出以下的發(fā)展趨勢。

（1）結(jié)構(gòu)大型化。相對于以往的小型結(jié)構(gòu)件焊接、組裝模式，采用大型整體結(jié)構(gòu)件可大量減少結(jié)構(gòu)件零件數(shù)量和裝配連接工序，并有效減輕飛機(jī)整機(jī)質(zhì)量，提高零件強(qiáng)度和可靠性，使飛機(jī)的制造質(zhì)量顯著提高，如F-22戰(zhàn)斗機(jī)后機(jī)身整體框架毛還尺寸達(dá)到4000mm×2000mm。

（2）結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，其外形多數(shù)與飛機(jī)的氣動外形相關(guān)，周邊輪廓與其他零件還有復(fù)雜的裝配協(xié)調(diào)關(guān)系。同時，薄壁加筋結(jié)構(gòu)使得結(jié)構(gòu)件剛性弱，筋頂結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚最薄部位不足1mm。2025/4/14緒論16（2）結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，其外形多數(shù)與飛機(jī)的氣動外形相關(guān)，周邊輪廓與其他零件還有復(fù)雜的裝配協(xié)調(diào)關(guān)系。同時，薄壁加筋結(jié)構(gòu)使得結(jié)構(gòu)件剛性弱，筋頂結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚最薄部位不足1mm。

（3）材料多元化。隨著新一代戰(zhàn)機(jī)性能的逐步提高，新型高性能材料不斷引入，高強(qiáng)度難加工材料和低密度輕質(zhì)材料成為航空結(jié)構(gòu)件的兩大類主要材料，結(jié)構(gòu)件材料逐漸由以鋁合金為主轉(zhuǎn)變?yōu)殇X合金、鈦合金、復(fù)合材料并重的局面。

（4）制造精確化。精確制造對結(jié)構(gòu)件形位、尺寸公差都提出了更高的要求，以滿足精確裝配的需要。例如，腹板最高精準(zhǔn)度達(dá)到±0.1mm，比前一代飛機(jī)提高一倍以上。2025/4/14緒論172.飛機(jī)裝配工藝的發(fā)展趨勢

為了提高生產(chǎn)效率和裝配質(zhì)量，降低制造成本，縮短制造周期，飛機(jī)結(jié)構(gòu)裝配技術(shù)正朝著自動化、柔性化方向發(fā)展。通過對飛機(jī)產(chǎn)品三維數(shù)字化定義以及設(shè)計(jì)、制造等數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，推動了飛機(jī)結(jié)構(gòu)裝配向數(shù)字化裝配方向發(fā)展。在大型構(gòu)件裝配中采用數(shù)字化裝配技術(shù)，可簡化型架，減少包括型架在內(nèi)的裝配工裝的使用，實(shí)現(xiàn)自動化柔性裝配，從而提高生產(chǎn)效率和裝配質(zhì)量，降低制造成本，縮短制造周期。2025/4/14緒論18(1)精密柔性制孔技術(shù)。

精密柔性制孔技術(shù)在國外飛機(jī)結(jié)構(gòu)中得到了廣泛應(yīng)用和發(fā)展、它包括機(jī)器人制孔系統(tǒng)、自動制孔系統(tǒng)、柔性制孔系統(tǒng)、并聯(lián)機(jī)床柔性鉆孔設(shè)備、便攜式自動制孔系統(tǒng)（無鉆孔主軸的柔性導(dǎo)軌小車）等、精密制孔技術(shù)可覆蓋任意生產(chǎn)現(xiàn)場，實(shí)現(xiàn)精密鉆孔，為飛機(jī)的數(shù)字化裝配打下基礎(chǔ)。

（2）柔性裝配工裝單元技術(shù)。

為了降低工裝成本和周期，按其工裝定位夾緊的功能分解成獨(dú)立的單元體

-柔性工裝單元。該單元具有質(zhì)量輕、可移動、可重組的特點(diǎn)。多個柔性工裝單元可通過軟件系統(tǒng)生成柔性裝配的生產(chǎn)線，縮短工裝準(zhǔn)備時間，實(shí)現(xiàn)快速制造，降低制造成本。2025/4/14緒論19（3）飛機(jī)壁板自動裝配線的應(yīng)用。

飛機(jī)壁板的自動裝配線已用于空客A320E4000機(jī)翼壁板柔性裝配系統(tǒng)和空客

A340E4100,A380E4380機(jī)翼壁板柔性裝配系統(tǒng)。（4）飛機(jī)梁的自動裝配線。

ASAT是自動化大梁裝配工裝，它集成了電磁鉚接技術(shù)和運(yùn)動磁軛裝配機(jī)技術(shù)，已用于

B-767機(jī)翼梁的自動化裝配系統(tǒng)。波音公司民用機(jī)機(jī)翼生產(chǎn)線配置了最新的E5000(ASAT4）C-17第4代自動化翼梁電磁接裝配系統(tǒng)。（5）框的裝配。

除焊接框外，采用機(jī)械連接的鈑金框和機(jī)械加工組合框在型架階段還未實(shí)現(xiàn)自動化，仍以手工裝配為主，完成定位后從型架中取出的框可以在自動鉆鉚機(jī)上進(jìn)行補(bǔ)鉀。在框型架的安裝過程中，采用了數(shù)字化激光跟蹤定位技術(shù)?？虻难b配技術(shù)向機(jī)加框、焊接框及裝配孔定位裝配技術(shù)方向發(fā)展。2025/4/14緒論20(6)飛機(jī)部件對接柔性裝配技術(shù)。

法國圖盧茲空中客車公司飛機(jī)總裝配線單元引入了“測量輔助裝配”系統(tǒng)。在飛機(jī)總裝階段（如機(jī)身-機(jī)身或機(jī)翼-機(jī)身對接），這種系統(tǒng)能解決一些與大型機(jī)體部件裝配測定、定位相關(guān)的傳統(tǒng)工藝