自动钻铆环境下铆接工艺研究

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1、DigitalAssemblyTechnologyforLargeAircraft大飞机数字化装配技术自动钻铆环境下铆接*工艺研究ResearchonRivetingProcessinAutomaticRivet西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室殷俊清王仲奇康永刚郭飞燕以研制、引进等多种方式，自动钻铆技术在国内的应用已普遍展开。但由于实际生产应用经验的不足，在新的环境下铆接工艺仍多沿用传统的老方法来确定，这影响了先进的自动钻铆系统的作业效率。本文旨在通过分析传统铆接与自动钻铆不同环境下的铆

2、接特点，探索新环境下铆接工艺的解决方法，为自动钻铆系统的应用提供可行的工艺方案。的劳动强度。自动钻铆也已成为飞于机翼、机身壁板的铆接；龙门式自机数字化装配最成熟及应用最广泛动钻铆系统（美国ELECTROIMPACT的领域。以波音公司为例，在其飞机（EI）公司的E4000、德国BRÖTJE公殷俊清[1]产品的制造过程中，自动钻铆广泛应司的MPAC为典型代表）一般由龙博士研究生，研究方向为飞机数字化装配工艺与装备。用于机翼/机身壁板、机身半壳体和门式五坐标定位系统、末端执行器和机翼机身对接等方面，形成了多种部

3、柔性工装组成，主要应用于壁板的铆件的生产线，机铆率达60%以上。接以及壁板的拼接；机器人自动钻国外应用自动钻铆技术已有几铆系统（美国EI公司、意大利B&C自动钻铆技术自20世纪50年十年的历史，先进的自动钻铆设备也公司为代表）一般由双机器人组成，代开始，通过不断吸收新兴技术，已不断被研制推出。其中，典型结构通过刚性轨道，机器人实现五坐标的经逐渐发展成为一门综合多学科、多形式包括：配有数控托架的自动钻定位。技术的专用技术。目前，自动钻铆技铆系统，龙门式自动钻铆系统以及国内对自动钻铆技术的研究起术已经实现了钻

4、孔、插钉、铆接全过机器人自动钻铆系统等（图1）。配步并不晚，早在1977年，我国就已研[2]程的自动化，极大地提高了铆接作业有数控托架的自动钻铆系统（美国制了ZMJ-01自动钻铆机，但在设的生产效率和质量，降低了作业人员GEMCOR公司的G86、G2000为典型备的稳定性以及配套产品应用等方代表）一般由五坐标托架定位系统和面尚存在问题。随着转包生产的增*　国家自然科学基金项目（51375396）资助。自动钻铆机两大部分组成，主要应用加，20世纪80年代中期开始，国内2014年第1/2期·航空制造技术79论

5、坛FORUM接孔时孔的垂直度不易保证，且铆接时的钉与孔的同轴度、钉的垂直度也依赖作业人员的操作水平。同时，人工铆接所能施加的铆接力和力矩较小，铆接效率也较低。当然，传统的人工铆接也有自动钻铆系统所不能取代的优点，即铆接时的灵巧性很高，铆接范围也不受限制，尤其在结（a）C型数控托架自动钻铆系统（b）D型数控托架自动钻铆系统构件开敞性不好的情况下，传统铆接的优点尤为突出。传统人工铆接中，铆钉孔的位置确定有画线钻孔、导孔钻孔、钻模钻孔等方式，制孔工具为风钻。铆接一般使用气动铆枪，容易产生孔径超差、铆钉孔错位、埋

6、头窝过深、镦头偏斜、夹层有间隙等缺陷。（c）龙门式自动钻铆系统（d）机器人自动钻铆系统由于铆接力较小，铆钉杆镦粗不均图1典型自动钻铆系统匀，钉杆呈圆锥形，易使工件产生翘曲变形，对于高干涉量的铆接，难以主机厂先后引进了国外多个型号的接工艺的解决方法，为自动钻铆系统胜任，而且工作环境噪音较大，劳动自动钻铆机，但因其没有引进配套的的应用提供可行的工艺方案。强度大。托架等定位系统，定位系统的缺失自动钻铆系统由定位、测量、控使得自动钻铆技术的应用难以广泛自动钻铆环境下的制、送料、末端执行器等子系统组成。开展。近几年

7、，随着飞机型号研制和铆接工艺特点由于机床带有高速、高精度的转削生产的需求，国内各主机厂、研究所铆接作为飞机零部件装配中采主轴头，一次进给即能钻出0.005mm和高校通过合作研究的方式进行了用的主要连接形式，虽然有增加结以内高精度的孔，同时埋头窝的深自动钻铆技术的深入研究，取得了显构重量、易引起变形等缺点，但同时度也可精确控制在±0.01mm以内，著成果。如中航工业西安飞机工业也具有很多适应于飞机结构装配的再加上机床由数控系统控制各轴运（集团）有限责任公司通过与西北工特点：连接强度稳定可靠、容易检查动，并采

8、用精密自动化工装夹具，使业大学联合研究，生产制造了与G86和排除故障、使用工具简单、适用于得铆钉镦头高度保持一致，不受人为[4]相配套的数控托架定位系统，并已应较复杂结构的连接。铆接的一般过因素的影响。自动钻铆系统的定用于实际的型号生产。同时通过全程包括制铆钉孔、锪窝（对沉头铆钉位精度借助数控定位系统，可达到套引进的方式，中航工业成飞公司成而言）、注胶（对有密封要求的铆接而±0.025mm，同时铆接效率较传统人功地安装运行了中