飞机装配工艺学-中北大学

1、飞机装配工艺学中北大学 飞行器制造工程专业 2022/8/24零 件组合件板 件段 件部 件机 体飞 机安 装安 装安 装 飞机制造过程可划分为毛坯制造、零件加工、装配安装和试验四个阶段。 安装是将发动机、仪表、操纵系统和附件等安装在机体中。绪 言2022/8/24绪 言从构造和工艺上讲，飞机的各部分差别很大，发动机、机载电子设备、仪表、液压系统等都有专门厂家生产。通常飞机制造仅指飞机机体零件制造、部件装配和整机总装。飞机制造厂完成的是飞机机体的制造和各个系统的安装。2022/8/24绪 言 飞机装配的连接技术包括铆接、螺接（螺栓和螺钉）、胶接和焊接（胶焊）。以机械连接（铆接和螺接）为主，大量

2、采用铆接，并使用一部分螺栓连接。尤其是复杂和受力较大的地方主要采用铆接和螺接。 2022/8/24第一章 飞机装配过程和装配方法2022/8/24零件：由整块材料制造的工件的基本部分称为零件。组合件：几个骨架零件彼此连接起来的装配件称为组合件，如大梁、翼肋、隔框、翼尖等。板件：一些骨架零件和蒙皮连接起来的装配件称为板件。（由蒙皮、长桁和翼肋或隔框的一部分组成的独立单元）部件：由板件、组合件和零件构成的，在构造上和工艺上完整的机体部分。段件：部件的一部分。第一节 飞机结构的分解2022/8/24第一节 飞机结构的分解2022/8/24飞机结构划分成许多部件和可卸件后，在部件与部件间、部件与可卸件

3、之间在结构上形成了分离面，因这种分离面是为结构和使用需要而取的，故称为设计或使用分离面。 飞机仅划分为部件，不能满足装配过程的要求。为了生产需要，需将飞机结构进一步划分。即将部件进一步划分为段件，段件进一步划分为板件及组合件等各种装配单元。这种为满足生产需要而划分的分离面称工艺分离面。 第一节 飞机结构的分解2022/8/24第一节 飞机结构的分解2022/8/24第一节 飞机结构的分解2022/8/24 合理划分工艺分离面，有显著的技术经济效果：（一）增加了平行装配工作面，可缩短装配周期；（二）减少了复杂的部件装配型架数量； （三）由于改善了装配工作的开敞性，因而提高装配质量。 第一节 飞机

4、结构的分解2022/8/24 部件、段件划分为板件后，具有重要的经济意义： （一）为提高装配工作的机械化和自动化程度创造了条件,板件化程度已成为评定结构工艺性的重要指标之一；（二）有利于提高连接质量。 第一节 飞机结构的分解2022/8/24飞机结构的划分，其重要意义不仅仅表现在需要综合考虑结构、使用和生产上的要求，而且由于划分的结果，必然会涉及强度、重量和气动方面的问题。飞机设计时，应考虑工艺分离面的部位、形式和数量，必须从成批生产的要求出发。对于飞机结构上已具备的工艺分离面，在生产中是否加以利用，这取决于综合的技术经济分析结果。 第一节 飞机结构的分解2022/8/24在装配过程中，使用两

5、种装配基准：以骨架外形为基准和以蒙皮外形为基准的装配。第二节 装配基准2022/8/24第二节 装配基准有弦向分离面的壁板化机翼结构大 梁桁 条翼 肋2022/8/24 第三节 装配定位装配定位在装配过程中，确定零件、组合件、板件、 段件之间的相对位置。定位要求：保证定位符合图纸和技术条件所规定的准确度要求；定位和固定要操作简单且可靠； 所用的工艺装配简单，制造费用少。2022/8/24用基准零件定位第三节 装配定位 在一般机械产品中，大量采用这种方法。在飞机制造中，液压、气动附件以及具有复杂空间结构的操纵控制机构，采用这种方法装配定位。2022/8/24第三节 装配定位用划线定位缘 条腹 板

6、加强角材翼肋中段用划线定位2022/8/24三、用装配孔定位四、用坐标定位孔定位五、用基准定位孔定位第三节 装配定位2022/8/24 装配孔定位的孔分别配置在相装配的两个零件上； 坐标定位孔分别配置在型架上及零件上； 基准定位孔定位的孔分别配置在相装配的两个装配件（组合件、板件或段件）上。第三节 装配定位 安装定位孔定位方法的联系和区别：2022/8/24六、用装配型架定位第三节 装配定位翼肋装配夹具2022/8/24第三节 装配定位接头定位器2022/8/24二次定位：指装配过程中某些外形和接头已经装配完毕，而下一个装配阶段又需在另一个型架上再次定位。飞机装配中，大力推广安装定位孔的定位方

7、法，可大大简化装配型架，且改善型架内的工作通路。第三节 装配定位2022/8/24第二章 飞机装配准确度2022/8/24飞机外形的准确度直接影响到飞机的空气动力性能；飞机各种操纵机构的安装准确度，将直接影响飞机的各种操纵性能；零件制造和装配过程中产生的残余应力将影响结构的强度和疲劳寿命；飞机装配的准确度会直接影响产品的互换性。第一节 基本概念 飞机装配的准确度对飞机的各种性能的影响：2022/8/24飞机空气动力外形的准确度飞机外形准确度第一节 基本概念飞机各部件外形准确度要求飞机外形波纹度要求2022/8/24外形表面平滑度 第一节 基本概念2022/8/24各部件之间对接的准确度第一节

8、基本概念2022/8/24部件之间对接接头的结构形式有：叉耳式接头和凸缘式接头。第一节 基本概念2022/8/24第一节 基本概念2022/8/24第一节 基本概念凸缘式对接面的几种形式2022/8/24制造准确度是指飞机零件、组合件或部件的实际形状和尺寸与飞机图纸上规定的公称尺寸相符合的程度；协调准确度是指两个相配合的零件、组合件或部件之间相配合部分的实际几何形状和尺寸相符合的程度。 第一节 基本概念二、制造准确度和协调准确度2022/8/24在一般的机械制造中，各个零件和组合件都是独立地根据图纸尺寸制造的。配合尺寸之间的协调准确度是通过独立地控制各零件和组合件的制造准确达到的。飞机制造中，

9、由于飞机结构尺寸大，形状复杂，为保证零件、组合件或部件之间配合表面的形状和尺寸的协调准确度，如果是以它们本身更高的制造准确度来达到，在经济上既不合理 ，技术上又很困难。第一节 基本概念2022/8/24 飞机装配中，对协调准确度的要求包括两个方面：工件与工件之间的协调准确度；工件与装配夹具之间的协调准确度。第一节 基本概念要达到工件与工件以及工件和装配夹具之间的协调准确度，首先保证有关工艺装备之间的协调准确度。2022/8/24补偿方法是零件或装配件某些准确度要求高的尺寸，在装配时或装配后，通过修配、补充加工或调整，部分消除零件制造和装配误差，最后达到所要求的准确度。第二节 提高装配准确度的补

10、偿方法飞机装配中的补偿方法分为两类：工艺补偿和设计补偿。工艺补偿方法包括：装配时相互修配和装配后精加工。设计补偿方法包括：垫片补偿、间隙补偿、连接补偿件和可调补偿件。2022/8/24第二节 提高装配准确度的补偿方法机翼蒙皮对缝间隙示意图2022/8/24第二节 提高装配准确度的补偿方法叉耳式接头2022/8/24叉耳配合面间带间隙和垫片补偿的对接接头叉耳配合面间无间隙和垫片补偿的对接接头第二节 提高装配准确度的补偿方法2022/8/24第三章 铆接和铆接结构装配2022/8/24铆接的优点：连接强度比较稳定可靠，容易检查和排除故障，使用工具简单，价格低，适用于较复杂的结构的连接。 铆接的缺点

11、：增加了结构的重量；钉孔对材料有削弱，引起应力集中使疲劳强度低；噪音造成职工的职业病。第一节 普通铆接2022/8/24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，放铆钉、铆接。第一节 普通铆接2022/8/24确定铆钉孔的位置第一节 普通铆接 (1) 按画线钻孔； (2) 按导孔钻孔； (3) 按钻模钻孔。 铆钉孔的位置，一般是指边距、排距（行距）、孔距 确定钉孔位置的方法有：2022/8/24锪窝第一节 普通铆接埋头铆接 埋头窝过深，蒙皮受力后，会使铆钉松动，降低连接强度。2022/8/24第一节 普通铆接图3-9 正铆和反铆1铆枪； 2顶铁2022/8/24

12、正铆的优点：铆接埋头铆钉时表面质量好，蒙皮不受锤击；正铆的缺点：顶铁较重，劳动强度大，铆枪必须置于工件内。第一节 普通铆接反铆的优点：顶铁较轻，劳动强度小；反铆的缺点：部分锤击力直接打在钉头周围的零件表面。2022/8/24(1) 铆接质量不稳定，铆接质量取决于工人技术水平；(2) 铆接变形大；第一节 普通铆接铆枪铆接存在的问题：(3) 噪音大，振动大，劳动强度大，劳动条件差；(4) 劳动生产率低。2022/8/24第一节 普通铆接2022/8/24(1) 铆接质量稳定，与操作者技术水平关系较小；(2) 工件变形小；(3) 工人的劳动条件好；(4) 劳动生产率高。第一节 普通铆接压铆系数：用压

13、铆的铆钉数/全机铆钉总数，反映铆接机械化水平的标志。压铆压铆的优点：2022/8/24第一节 普通铆接4. 压铆机压铆机分固定式压铆机（单个和成组）和手提式压铆机两类。2022/8/24第一节 普通铆接2022/8/24第二节 密封铆接2022/8/24第二节 密封铆接2022/8/24 紧固件自身密封第二节 密封铆接2022/8/24第三节 无头铆钉铆接2022/8/24第三节 无头铆钉铆接无头铆钉铆接2022/8/24第三节 无头铆钉铆接2022/8/24第三节 无头铆钉铆接2022/8/24第三节 无头铆钉铆接干涉配合：铆接后钉杆与孔之间形成的紧配合。采用无头铆钉铆接的优点：输送铆钉方便

14、；铆接时同时形成钉头和镦头，铆接后沿铆钉杆全长形成均匀的干涉配合，能成倍地提高连接件的疲劳寿命；采用无头铆钉干涉配合的铆接，能够可靠地保证铆钉自身的密封性。 2022/8/24第三节 无头铆钉铆接二、干涉配合对疲劳寿命的影响铆接时产生疲劳破坏的原因，主要是带圆孔的板件受拉时，沿孔的边缘产生很大的应力集中，在交变载荷的作用下，使孔边缘上的细小裂纹逐渐扩大而引起疲劳破坏。干涉配合之所以能提高疲劳寿命，主要是由于在板件上孔的周围有较大的径向预压力，在交变载荷作用下，使孔边缘处应力变化的幅度显著降低，推迟了疲劳裂纹的产生，从而提高了疲劳寿命。2022/8/24第三节 无头铆钉铆接2022/8/24在飞

15、机的铆接技术中，除了采用普通铆接和无头铆钉铆接以外，在结构比较封闭的地方，采用单面铆接，即从单面接近工件完成铆接；在有些结构上还采用了环槽铆钉的铆接。由于这些特种铆钉的铆接质量比较稳定，操作简便，铆接时无锤击噪音等，故应用的部位和数量在不断增加。第五节 特种铆接2022/8/24第五节 特种铆接一、单面铆接2022/8/24第五节 特种铆接2022/8/24第五节 特种铆接2. 单面螺钉2022/8/24第五节 特种铆接二、环槽铆钉（虎克钉）铆接2022/8/24第五节 特种铆接2022/8/24提高螺栓连接件疲劳寿命的方法第六节 螺栓连接提高螺栓和螺栓孔的精度和光洁度；采用干涉配合；采用挤压

16、孔壁的方法。2022/8/24第六节 螺栓连接2022/8/24第六节 螺栓连接2022/8/24三、锥形螺栓连接第六节 螺栓连接2022/8/24二、组合件和板件装配过程第七节 组合件、板件装配零件的定位及定位铆接；钻孔锪窝和铆接；补偿铆接及安装工作。2022/8/24第七节 组合件、板件装配2022/8/24第七节 组合件、板件装配2022/8/24要保证部件设计分离面的协调和互换以及外形准确度；成批生产时，部件内各系统的安装工作，如操纵、液压、冷气、起落架等，力求在段件、部件装配时完成，还要按技术条件的规定进行各种试验。 第八节 段件、部件装配一、段件、部件装配的技术要求2022/8/2

17、4部装、总装的原则：为减少飞机总装配工作量及缩短飞机总装配周期，应尽可能把总装配工作内容安排在部件装配阶段完成。为减少部件装配阶段的工作量及缩短飞机装配周期，应尽可能将装配工作分散到组合件和板件中去。第八节 段件、部件装配2022/8/24第一阶段，型架内装配；第二阶段，型架外装配及安装工件；第三阶段，最后精加工，检验及移交。 第八节 段件、部件装配二、段件和部件装配过程2022/8/24第八节 段件、部件装配2022/8/24第八节 段件、部件装配2022/8/24第八节 段件、部件装配2022/8/24第四章 胶接和胶接结构装配2022/8/24胶接的优点：不削弱结构材料，应力集中最小，疲

18、劳强度高；密封性好；表面光滑，气动性能好。 胶接的缺点：剥离强度低；生产质量控制严格；胶接质量受很多因素影响；存在老化问题。2022/8/24第一节 胶接接头的形成和特性胶接是通过胶粘剂的作用把被粘物连接在一起，形成胶接接头。2022/8/24第一节 胶接接头的形成和特性胶粘剂固化：液体的胶粘剂在浸润被粘物表面之后，必须通过适当的方法使它变成固体，即本身产生足够强的内聚力，这样，胶接接头才能承受各种负荷。二、内聚力和胶粘剂的固化胶粘剂热塑性高分子化合物热固性高分子化合物2022/8/24第一节 胶接接头的形成和特性四、胶接接头的应力分布胶接强度与胶粘剂性能、被粘物表面状况、胶层厚度、工件刚度和

19、接头形式有关。钣金结构胶接接头的主要形式是面间的连接，面接接头的四种受力形式是：剪切、拉伸、不均匀扯离和剥离。2022/8/24第一节 胶接接头的形成和特性2022/8/24 从应用的角度，可以将胶粘剂分为结构胶粘剂和非结构胶粘剂两大类。用于胶接结构件的承载的胶粘剂是结构胶粘剂，不承载而是作其它用途的胶粘剂，如密封胶、导电胶等，都属于非结构胶粘剂。第二节 胶粘剂2022/8/24 胶粘剂通常是由几种甚至十几种材料所组成。其中有作为基本粘接材料的粘枓（基料），以及为满足特定的物理、化学反应和性能要求而加入的各种配合剂：如固化剂或硫化剂，催化剂，增韧剂或增塑剂，增粘剂(偶联剂)，防老剂,触料或触变

20、剂，溶剂或稀释剂等等。第二节 胶粘剂一、胶粘剂的组分2022/8/24第三节 胶接工艺过程 预装配胶接表面制备涂胶和烘干装 配固 化胶缝清理和密封试验和检验2022/8/24第四节 加温加压设备与胶接夹具2022/8/24第四节 加温加压设备与胶接夹具2022/8/24第四节 加温加压设备与胶接夹具2022/8/24第六章 点焊和胶焊结构装配2022/8/24焊接（点焊）的优点：生产率高、成本低；比铆接结构重量轻；表面光滑；劳动条件好。 焊接（点焊）的缺点：集中应力大，疲劳强度低；可焊性差；不同材料不能点焊，零件厚度相差太大或三层以上的结构不能进行点焊。第一节 概 述2022/8/24第七章

21、飞机总装配及机场工作2022/8/24第一节 飞机总装配飞机机体各部件对接，进行水平测量安装调整发动机、燃油和滑油系统，安装调整发动机操纵系统液压和冷气系统的设备、附件和导管的安装、敷设和试验起落架及其收放机构、信号系统的安装、调整和试验飞机操纵系统的安装和调整电气、无线电、仪表设备与电缆的安装、敷设和试验高空设备的安装和试验特种设备的安装和试验飞机总装配2022/8/24装配站工作：在总装配中必须在飞机上安装调试的工作。工作台工作：在总装配中不在飞机上的总装配工作（准备、组合及调试工作）。第一节 飞机总装配 原 则：为减少飞机总装配工作量及缩短飞机总装配周期，应尽可能把总装配工作内容安排在部

22、件装配阶段完成。在编制总装配工作的流水作业时，应尽可能把总装配工作内容安排在工作台上完成。2022/8/24安装依据第一节 飞机总装配二、各系统、设备的安装、调整和检验 飞机总装配的安装依据是图纸和技术条件，但因飞机结构要充分利用机内有限空间，管路、线路及各种附件等的布置很少是设计在同一个平面内的，安装图纸难以表达这种空间的复杂关系，故图纸往往是原理图或半安装图，所以安装工作往往还要用“样机”作为安装的补充依据。2022/8/24第八章 装配型架的设计2022/8/24型架按工作性质分：装配型架、对合型架、精加工型架、检验型架等。装配型架按装配对象的连接方法分：铆接装配型架、胶接装配型架、焊接

23、装配型架等。 装配型架按工序分：组合件装配型架、板件装配型架、段件装配型架和部件装配型架等。 第一节 装配型架的功用及技术要求2022/8/24装配型架的构造骨架：型架的基体，固定和支撑定位件、夹紧件等元件，保持其元件的空间位置的准确度和稳定性。定位件：型架的主要工作元件，用以保证工件在装配过程中具有准确的位置。夹紧件：使工件牢靠地固定在定位件上的加力元件。辅助设备：包括工作踏板、工作梯、托架、工作台、起重吊挂、地面运输车及照明、压缩空气管路等。第一节 装配型架的功用及技术要求2022/8/24型架的功用及特点保证产品的准确度及互换性；为保证产品的准确度，型架定位件的数量要根据零件或装配件的刚

24、度适当加多; 装配型架或夹具要能限制工件的装配变形；型架的另一特点是它的成套性和协调性。改善劳动条件、提高装配工作生产率，降低成本。第一节 装配型架的功用及技术要求2022/8/24第十二章 飞机构造工艺性2022/8/24第一节 飞机构造工艺性的一般概念一、飞机构造工艺性的意义 构造工艺性：在保证产品使用质量的条件下，在产品制造过程中能够采用最合理、最经济的工艺方法，从而达到高生产指标的那些构造属性。 2022/8/24结构继承性系数：标准件重复性系数：铆接机械化系数：零件重复性系数：结构板件化系数：第一节 飞机构造工艺性的一般概念2022/8/24第二节 提高飞机构造工艺性的主要途径一、飞

25、机结构的继承性2022/8/24第二节 提高飞机构造工艺性的主要途径二、简化飞机外形2022/8/24第二节 提高飞机构造工艺性的主要途径三、合理地确定工艺分离面 根据工艺要求，部件中各段结构有很大差别时应取工艺分离面。例如，以板件组成的机身段和以整体框和加强框为主组成的机身段之间、气密舱和非气密舱之间、铝合金结构的机身段和不锈钢和钛合金结构的机身段之间一般应取工艺分离面，以便于按工艺特点组织段件生产，缩短装配周期。1. 部件划分为段件的工艺分离面2022/8/24第二节 提高飞机构造工艺性的主要途径 增加划分段件的工艺分离面，要以增加结构重量为代价。机身一般不轻易增加划分段件的分离面，只取工艺分离面，而不取设计分离面。 对于大型飞机，增加段件的分离面，结构重量增加的更多。很多大型客机，翼展有4050米，一般整个机翼都不取设计分离面，而在翼弦方向只取少数工艺分离面，采用长达30米的大型机翼壁板。2022/8/24第二节 提高飞机构造工艺性的主要途径 部件划分为板件对构造工艺性有重要意义。合理划