飞机数字化装配自动钻铆技术及其发展.pdf

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1、论坛FoRUM————飞机数字化装配自动钻铆技术及其发展陈修强1。田卫军2，薛红前1(1．西北工业大学机电学院，西安710072；2．西北工业大学明德学院机电工程系，西安710124)[摘要】简述了国外自动钻铆技术发展历程，介绍了我国自动钻铆技术的发展现状，简要分析了自动钻铆技术工艺过程，指出自动钻铆技术在保证飞机制造寿命、提高装配效率等方面的意义；对自动钻铆关键技术组成，如柔性工艺装备技术等进行了概述分析。针对国内飞机自动化装配尚处于起步阶段的现状和大飞机研制生产的需求，提出了我国自动钻铆技术向数字化、柔性化方向集成发展的建议。关键词：飞机装

2、配；数字化；柔性化；自动钻铆DoI：10．16080“．issnl671．833x．2016．05．052陈修强西北工业大学机电学院硕士研究生，主要从事大型飞机装配与连接技术研究。业中，出现了许多新型连接方式(胶接、复合连接)，但机械连接(铆接、螺接)仍是现代飞机制造的主要连接形式，约占70％，而80％的疲劳损伤发生在机械连接部位，所以改善飞机的装配连接技术可以有效减少飞机故障率。随着计算机技术、信息技术、自动化技术的发展，飞机数字化装配技术得到迅速发展，空客、波音等大型飞机制造公司广泛应用数字化装配技术⋯，我国大飞机研制项目的实施必然引领飞机

3、数字化装配连接技术的迅猛发展。自动钻铆技术作为数字化装配技术的重要组成部分，可以大幅提高飞机装配效率，有效保证飞机装配质量，提高疲劳寿命，在飞机装配工艺中得到广泛应用。大型飞机通常是指起飞总重量超过100t的军民用大型运输机和自动钻铆技术150座及以上的大型客机，其中大型1国内外发展历程客机飞行寿命长达90000h，这种长寿20世纪50年代以来，自动钻铆命、高可靠性设计对飞机装配连接技技术得到了广泛发展，现代自动钻铆术提出了更高要求。现代飞机制造技术已发展成为自动完成定位、钻52航空制造技术·2016年第5期孔、送钉及铆接等工序的集电、液、汽、

4、自动控制为一体的先进制造技术。国外自动钻铆技术发展已有几十年的历史，其中典型的产品型号及应用状况如表l所示f2】。可以看出，美国是自动钻铆技术发展最好的国家，其他航空工业发达国家的自动钻铆技术基本上是从美国引进再生产，诸如德国BROTJE公司已发展成为除美国之外最具潜力的自动钻铆系统制造商。目前，美国GEMcOR、EI公司以及德国BROTJE公司代表着当今世界自动钻铆技术的发展水平。国外自动钻铆技术正在向着柔性化以及集成化的方向发展，相关产品已经在各大先进机型上成功应用，提高了铆接装配工艺水平。比如，美国GEMCOR公司生产的G2000全数控式

5、七轴自动钻铆系统，可铆接弧度大于1800机身壁板，并能完成一半机身铆接【31；美国EI公司为土耳其航空航天工业公司设计了新型E7000自动钻铆系统，可同时实现自动钻铆代飞机数字化装配的要求下，传统工装设备必须向柔性化方向发展。柔性工装是指在飞机装配中采用的一种基于产品数字量尺寸协调体系的模块化、可自动调整重构的装配_丁装，可以降低工装制造成本、缩短工装准备周期【8】。在自动钻铆系统中通过集成数控系统、传感检测设备以及控制测量软件等数字化的柔性工装，形成自动化的装配单元，是飞机数字化装配模式的一个鲜明特征。目前自动钻铆系统柔性工装主要有两种：一种

6、是与专用的柔性T装设备结合，比如机翼壁板自动化铆接装配行列式柔性工装，该工装设备开敞性好，通过数控系统调控可以实现大型飞机机翼壁板和翼梁自动化铆接装配；另一种是提高自动钻铆系统本身装备柔性，如为应对波音商用飞机机身段单侧表面超过1200个大孑L径复合材料铆接装配孑L而设计的轻量级可移动拆装的自动钻铆一次装配系统19l(图3)，该装配系统可一次性完成多种机身段表面孑L的铆接装配，保证装配质量。在发展上述自动钻铆系统柔性工装的同时，柔性]一装正向着低成本化方向发展，比如机器人自动钻铆系统通过减少甚至消除工装专用设备达到工装无型架装配，大大降低了装配

7、成本．图3自动钻铆一次装配系统Fig．3OnetimeassemblysysfemOfautomalicdri¨ingandriVeting2托架系统变形分析与误差补偿技术托架系统作为自动钻铆机的重要组成部分，担负着飞机壁板的支撑、夹紧、移动、定位等作用，基本结构如图4所示【l01。在进行部件连接54航窄制造技术·2016年第5期时，由于自身及工件重力作用，自动钻铆机上的数控托架会发生变形，造成加工点位置偏差，影响铆接质量，必须对托架变形误差进行修正补偿。针对托架系统的结构变形与补偿，需要从结构变形量建模、计算以及控制与补偿3方面进行突破。图4

8、托架系统结构形式Fig．4StructurefOrmoflhebrackelsystem自动钻铆托架变形分析与误差补偿主要基于CATIAV5平台的二次