飛機(jī)自動(dòng)鉆鉚技術(shù)發(fā)展趨勢

王 寧 駱李平

摘要：自動(dòng)鉆鉚技術(shù)是新一代飛機(jī)研制的關(guān)鍵技術(shù)，對于提高我國的飛機(jī)制造水平，增強(qiáng)國防能力具有深遠(yuǎn)的意義。本文將重點(diǎn)探討飛機(jī)自動(dòng)鉆鉚技術(shù)的發(fā)展趨勢。

飛機(jī)制造中鉚接裝配占有十分重要的地位，據(jù)估算，飛機(jī)裝配勞動(dòng)量約占整個(gè)飛機(jī)制造勞動(dòng)量的40%～50%，其中鉚接占30%。隨著對飛機(jī)性能要求的不斷提高，人們愈來愈重視鉚接質(zhì)量，使其適應(yīng)質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)速率高、疲勞壽命長的要求。在這樣的背景下，自動(dòng)鉆鉚技術(shù)開發(fā)成功并首先在世界著名的航空企業(yè)波音、空中客車公司中得到應(yīng)用，由此邁開飛行器裝配自動(dòng)化的步伐，并逐漸顯示出其強(qiáng)大技術(shù)優(yōu)勢，促進(jìn)了飛機(jī)裝配歷史性變革。

1.自動(dòng)鉆鉚技術(shù)的應(yīng)用

國外自動(dòng)鉆鉚技術(shù)應(yīng)用簡況。國外使用的自動(dòng)鉆鉚機(jī)， 估計(jì)在一千臺(tái)以上。這些鉆鉚機(jī)主要由美國GEMCOR公司生產(chǎn)，此外還有德國的BROTlE AUTOMATION、法國的RECOUIESETFIIS（據(jù)說已破產(chǎn)）。俄國生產(chǎn)的自動(dòng)鉆鉚機(jī)有CKAK、Y9K等類型（廠家不詳）此外，美國的AEROSPACE PRECISION SYSTEM s，INC也制造一些鉆鉚機(jī)。在國外所有飛機(jī)制造公司都有自動(dòng)鉆鉚機(jī)，如渡音、法宇航、“空中客車”集團(tuán)等。為這些公司進(jìn)行轉(zhuǎn)包生產(chǎn)的日本、韓國，也大量引進(jìn)自動(dòng)鉆鉚機(jī)。自動(dòng)鉆鉚機(jī)的加工范圍： 無頭鉚釘（s1 IJG）、有頭鉚釘、雙體（TWO—PLECE）緊固件——環(huán)槽鉚釘與高鎖螺栓、抽鉚釘?shù)取?/p>

國內(nèi)自動(dòng)鉆鉚技術(shù)應(yīng)用情況。在國外航空零、部件轉(zhuǎn)包生產(chǎn)之前，國內(nèi)自動(dòng)鉆鉚技術(shù)的應(yīng)用僅處于起步階段。70年代初，原航空工業(yè)部曾組織有關(guān)單位研制過各種型號(hào)的自動(dòng)鉆鉚機(jī)，由于沒有型號(hào)需求的牽頭，使研制工作半途而廢，加上當(dāng)時(shí)研制的設(shè)備中所采用的元件、控制系統(tǒng)等均存在各種質(zhì)量問題，絕大部分設(shè)備都存在一些故障，無法正常使用，有的被拆除，有的擱置至今。從1985年起，我國先后從國外引進(jìn)了七臺(tái)自動(dòng)鉆鉚機(jī)，其中西飛三臺(tái)、上飛一臺(tái)、成飛一臺(tái)、625所一臺(tái)、沈飛一臺(tái)這七臺(tái)中除西飛有兩臺(tái)已用于生產(chǎn)外，其余五臺(tái)困各種原因，在安裝、調(diào)試完畢后均沒投人使用另外，由于自動(dòng)鉆鉚機(jī)價(jià)格昂貴及國產(chǎn)飛機(jī)尚無強(qiáng)制性的自動(dòng)鉆鉚要求， 目前自動(dòng)鉆鉚技術(shù)僅在航空零部件轉(zhuǎn)包生產(chǎn)線上使用。近20年來，國內(nèi)引進(jìn)了近10臺(tái)自動(dòng)鉆鉚設(shè)備，自動(dòng)鉆鉚技術(shù)在轉(zhuǎn)包生產(chǎn)中也已局部應(yīng)用。但出下所生產(chǎn)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，且大多配鼴的是簡單的手工托架，部分應(yīng)用了半自動(dòng)托架，全自動(dòng)化托架技術(shù)基本來采用。因此，國內(nèi)自動(dòng)鉆鉚技術(shù)的應(yīng)用跟航空制造技術(shù)先進(jìn)國家相比還處于一個(gè)較低的水平，目前各主機(jī)廠還很難進(jìn)行大型壁板及雙曲度壁板的自動(dòng)鉆鉚。

2.發(fā)展現(xiàn)狀

飛機(jī)機(jī)械連接技術(shù)是量大面廣的航空制造技術(shù)之一。機(jī)械連接連同鈑金和機(jī)械加工技術(shù)， 號(hào)稱飛機(jī)制造業(yè)的三大技術(shù)支持。早期飛機(jī)的機(jī)械連接工作量占機(jī)械制造工作量的40%～50%左右隨著新技術(shù)不斷發(fā)展，整體結(jié)構(gòu)、膠接蜂窩結(jié)構(gòu)、超塑成形擴(kuò)散組合結(jié)構(gòu)和復(fù)合材料結(jié)構(gòu)逐漸增多， 飛機(jī)連接件的數(shù)量有減少的趨勢但鉚接和螺接等機(jī)械連接不僅不會(huì)被其它結(jié)構(gòu)形式所代替，而且對機(jī)械連接技術(shù)提出，更高的要求。從目前的實(shí)際情況看， 各種飛機(jī)的連接仍以機(jī)械連接為主， 機(jī)械連接的工作量仍占飛機(jī)機(jī)體制造工作量的20%左右。從飛機(jī)連接件的數(shù)量來看，波音747每架宥鉚釘200萬個(gè)；依爾86每架有鉚釘148萬個(gè)，螺栓12萬個(gè)，A300“空中客車”和MD-90皆有100萬個(gè)連接：據(jù)統(tǒng)計(jì)，一架飛機(jī)連接件的成本占飛機(jī)總成本的3%～5%，其重量占飛機(jī)空重的5%～6%左右：因而成為航空制造業(yè)中三大關(guān)鍵技術(shù)之一。自動(dòng)鉆鉚技術(shù)發(fā)展到今天，各國生產(chǎn)的近代飛機(jī)，幾乎毫無例外地采用干涉配合無頭鉚釘自動(dòng)鉆鉚技術(shù)。如F—15、B—747飛機(jī)大量采用無頭的鈦合金鉚釘，全部用自動(dòng)鉆鉚機(jī)施鉚。B一747飛機(jī)機(jī)鉚率達(dá)62%，依爾86飛機(jī)機(jī)鉚率達(dá)54.5%.“空中客車”A300機(jī)鉚率為45%，B-—767飛機(jī)機(jī)身的機(jī)鉚率為97%。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， 鉆鉚自動(dòng)化己從單臺(tái)數(shù)控鉆鉚機(jī)同多臺(tái)自動(dòng)鉆鉚機(jī)或鉆鉚裝置、托架、釘傳遞裝置、真空集屑裝置、傳感控制裝置等組成的計(jì)算機(jī)集成控制的柔性自動(dòng)裝菖己系統(tǒng)方向發(fā)展。如波音公司在B一767機(jī)翼制造中，采用了由4臺(tái)自動(dòng)裝置機(jī)組成的翼粱自動(dòng)裝配系統(tǒng)潑系統(tǒng)能自動(dòng)定位零件、自動(dòng)確定孔位、自動(dòng)測厚、自動(dòng)鉆鉚。每個(gè)工作循環(huán)只需8秒鐘。

3。自動(dòng)鉆鉚技術(shù)的發(fā)展趨勢

推行數(shù)字化裝配技術(shù)是飛機(jī)制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢，而數(shù)字化裝配技術(shù)離不開先進(jìn)的自動(dòng)鉆鉚技術(shù)，但飛機(jī)結(jié)構(gòu)裝配中，自動(dòng)鉆鉚技術(shù)要合理運(yùn)用。自動(dòng)化鉆鉚技術(shù)有以下發(fā)展趨勢

（1）在數(shù)字化裝配生產(chǎn)線中，自動(dòng)化裝配應(yīng)首先（這里不考慮對接）在機(jī)身機(jī)翼壁板、翼梁等組合件裝配中實(shí)現(xiàn)，壁板和翼梁的自動(dòng)鉆鉚系統(tǒng)同時(shí)集成柔性裝配工裝系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)無型架的柔性、數(shù)字化裝配。對于新發(fā)展的自動(dòng)裝配項(xiàng)目，自動(dòng)鉆鉚機(jī)配備傳統(tǒng)全自動(dòng)托架的方案應(yīng)盡量不采用，因?yàn)樗匀浑x不開傳統(tǒng)的型架裝配技術(shù)，與數(shù)字化裝配不協(xié)調(diào)。

（2）大力發(fā)展柔性裝配工裝、自動(dòng)化的低壓電磁鉚接（磁脈沖鉚接）/全電動(dòng)鉚接、數(shù)字化定位系統(tǒng)等技術(shù)，為自動(dòng)鉆鉚技術(shù)在數(shù)字化裝配中的應(yīng)用打下技術(shù)基礎(chǔ)。

（3）在第三級(jí)裝配即機(jī)身機(jī)翼壁板與骨架的裝配中，發(fā)展以機(jī)器人為平臺(tái)的自動(dòng)鉆鉚技術(shù)。由于先進(jìn)飛機(jī)結(jié)構(gòu)中采用金屬和復(fù)合材料整體壁板是一種發(fā)展趨勢，所以在第三級(jí)裝配中自動(dòng)鉆鉚/裝配的需求將更迫切。

（4）為發(fā)揮國內(nèi)已引進(jìn)的自動(dòng)鉆鉚機(jī)的潛力，建議采用以配備半自動(dòng)托架系統(tǒng)為主的方案進(jìn)行應(yīng)用。

自動(dòng)鉆鉚技術(shù)的發(fā)展對于我國大飛機(jī)制造行業(yè)的發(fā)展具有重要意義，在實(shí)際工作過程中應(yīng)該高度重視這項(xiàng)技術(shù)，當(dāng)前這項(xiàng)技術(shù)在我國飛機(jī)制造行業(yè)獲得了廣泛應(yīng)用。今后應(yīng)該不斷加強(qiáng)這方面的研究。

參考文獻(xiàn)

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