飞机制造中装配连接自动钻铆工艺的机械方案设计

在飞机制造中，装配连接的质量直接影响到飞机结构的抗疲劳性能和可靠性。高性能飞机连接结构必须采用先进的连接技术，

如先进的焊接技术、粘接技术、扩散连接技术和先进的机械连接技术。

目前国外装配连接技术采用激光辅助定位、计算机辅助光学经纬仪系统进行装配对接，采用计算机辅助钻孔系统和机器人装配单元，大大提高了飞机结构的抗疲劳性能，减少了操作人员，延长了飞机的使用寿命。连接技术的主要发展表现在以下几个方面。

自动钻孔铆接技术

自动钻孔铆接技术并不是一项新技术，但其发展一直未曾间断。国外目前现役军、民用飞机的自动钻铆系数分别达到17%和75%以上，大量采用无头铆钉干涉配合技术，新型紧固件有无头和冠头铆钉、钛环槽钉、高锁螺栓、锥形螺栓以及各种单面抽钉等，80%铆接和100%的不可卸传剪螺栓连接均采用干涉配合，而且孔壁还要进行强化。

自动钻孔铆接技术从70年代起就在国外普遍采用，如波音民机的壁板机铆系统已达60%-75%，麦道军机也已达17.5%，但是真正的全自动钻铆还需要解决工件定位和校平问题。

近年来，铆接机器人和柔性自动装配系统，包括机器人视觉系统、大型龙门机器人、特殊柔性加工设备、全自动钻铆机和坐标测量机正在发展。如B767、B777采用翼梁自动装配系统，效率提高14倍，成本降低90%，废品率降低50%。

此外，由于进一步的改进，钻孔和铆接工具可以达到以前无法达到的部分。例如，通过使用特殊的紧固件，只需要在部件的一侧使用工具，这与普通的C型机在部件两侧的连接上是不同的，克服了工具不易接近的问题。

机械自动化设计方案设计

此外，军用飞机和民用飞机在自动连接方面也有所不同

民用飞机零部件大、紧固件种类少，易于实现自动化；军用飞机零部件小、复杂、紧固件种类多，难以实现自动化装配：

例如，麦克唐纳-道格拉斯军用飞机只有大约17.5%的紧固件自动装配，他们的目标是达到20%。

以F—18为例，需要将三根铆钉连接到四分之一板上，每种铆钉都需要重新安装，因此安装工具需要很长时间，而且大部分自动装配设备都固定在车间内，不仅体积大，而且不灵活。为此，它推广了手钻、手铆等工具的使用范围

进一步开发的全自动设备（CNC）不仅可以定位，而且可以完成钻孔安装镦粗过程。操作人员只需进行设备管理和过程监控。还可以编程一些更先进的数控设备，根据装配的安装区域选择合适的紧固件类型。

以前的半自动设备只能安装一种紧固件。

数控系统的应用是不同的。波音军用飞机计划在1999年使用第一台数控机床在f-18e/f机翼上安装紧固件，以满足精度要求。

波音民用飞机的数控设备大多用于757飞机结构与蒙皮的连接。目前，飞机装配的主要问题是铆钉的进给。较小的零件需要较小的铆钉，有些铆钉太小，无法按一定方向装入孔中。

例如，雷声公司飞机上使用的许多铆钉的长度和直径只有3/32英寸。

雷神公司目前使用14台通用c型机床和4台数控机床进行安装工作。由于采用扣件自动安装，原来每周5000件的安装速度提高到每周10万件。

然而，数控设备主要用于分总成阶段，如纵梁、隔框和蒙皮的连接。

在总装阶段，机翼与机身和尾部的连接不是自动连接的。据有关人员介绍，大会中只有民用飞机使用自动连接。

然而，在大会阶段采用自动连接也是最终的发展趋势。欧洲的空客在这一领域已经领先，美国在这一领域做了很多工作。波音威奇托737机身总成采用自动连接技术。

但据权威人士说，有时，这种自动化的应用不会有回报。在高水平装配时，结构件会更大，工具更难进入。因此，需要更复杂、更昂贵的自动化设备。此时，它不仅用于自动化，而且用于基于成本效益分析的决策。

该机是一个具有高速伺服和视觉再同步系统的9轴机床。在单台机器负载下可配备180°车身部件，铆钉进给系统的可靠性为99.9%，

这项技术的发展是在开发自动化时考虑成本效益的一个典型例子。