1、成形时首先将被加工板料置于芯模上，在托板四周用压板夹紧，该托成形时首先将被加工板料置于芯模上，在托板四周用压板夹紧，该托板可沿导柱上下滑动。然后把该装置固定在三轴联动的数控成形机上。板可沿导柱上下滑动。然后把该装置固定在三轴联动的数控成形机上。加工时，工具先走到指定位置，并给板料以设定的压下量，并根据控加工时，工具先走到指定位置，并给板料以设定的压下量，并根据控制系统的指令，按照第一层轮廓的要求，按等高线的方式对板料进行制系统的指令，按照第一层轮廓的要求，按等高线的方式对板料进行单点渐进成形。一层结束后再按第二层截面轮廓要求加工第二层，以单点渐进成形。一层结束后再按第二层截面轮廓要求加工第二层
2、，以此类推，直到整个工件成形结束。此类推，直到整个工件成形结束。（2 2）变形机理）变形机理 由于成形工具头半径远远小于板料的尺寸，所以每次产生的变形由于成形工具头半径远远小于板料的尺寸，所以每次产生的变形仅集中在成形球头的周围，是靠变形的积累而得到整体变形的。变形仅集中在成形球头的周围，是靠变形的积累而得到整体变形的。变形区材料受双向拉应力，导致板料变薄，极限情况就是产生拉伸失稳而区材料受双向拉应力，导致板料变薄，极限情况就是产生拉伸失稳而破裂。破裂。（3 3）重要的研究方向）重要的研究方向 单点渐进成形法要解决的重要课题单点渐进成形法要解决的重要课题是成形工艺规划和加工路径的是成形工艺规划
3、和加工路径的设计问题。设计问题。（4 4）优点）优点 非常适合新产品的快速开发、设计验证和小批量、多品种产品的非常适合新产品的快速开发、设计验证和小批量、多品种产品的生产，并且能成形比较复杂、延伸率更高的零件。生产，并且能成形比较复杂、延伸率更高的零件。An approximate deformation analysis for the incremental bulging of sheet metal using a ball roller is developed.The incremental bulging method has been applied for non-symme
4、tric shallow shells.characteristics of the incremental forming process are pointed out:-the sheet is formed according to a given locus-the deformation of the sheet is point-by-point-the deformation of every step is small.Most authors used in their experimental study on incremental forming regular 3
5、axis milling machine.Figure 7 presents the incremental forming process.Figure 7 Schematic diagram of the incremental sheet metal forming process Dieless NC Forming is a cold forming technology that is developed in Japan for the needs of automotive industry.It has been commercialised by Japanese comp
6、any Aimono Corporation.Dieless NC Forming is a numerically controlled incremental forming process that can form various materials into complex shapes.The method allows forming without large and expensive dies,using only a simple support tool under the formed piece.This makes the method very cost eff
7、ective.Dieless NC Forming is an alternative manufacturing method to small lot production and prototyping.Figure 8 The control system of Dieless NC Forming machine.Figure 9 Equipment for Dieless NC Forming process The blank sheet is attached to a blank holder.The blank holder moves in vertical direct
8、ion according to descending of Z-tool and along X-and Y-planes.Some machines only allow moving along X-plane.The support tool is placed under the workholder and the blank sheet is moulded against the support tool.The Z-tool is computer controlled.The forming principle is shown in Figure 10.Figure 10
9、 Principal of Dieless NC Forming Forming starts on the top of the piece,where also the support tool is placed.The Z-tool makes a round path around the support tool and after one round,lowers itself down for defined pitch and continues forming.The tool path as well as the vertical pitch are defined b
10、y the convertion software based on the CAD-model of the product.The tool changes the moving direction after each round to prevent material twisting around the Z-axis of the product.The forming process is illustrated in Figure 11.Figure 11 Dieless NC forming process （）（）Limitations Dieless NC Forming
11、 is suitable for one-piece and low volume production.It can also be used as a prototyping method for sheet metal products produced in large series.The maximum production capacity of the Dieless NC Forming machine is about 500 pieces a month,varying widely on the size and geometry of formed products.
12、The method is slow when compared to for example deep drawing,and it is not competing with traditional forming methods.There are still some limitations with the method in geometry，product size and surface quality.第三章第三章 飞机整体结构机械加工制造工艺飞机整体结构机械加工制造工艺第一节第一节 概述概述过去飞机机体的主要结构件都是由钣金零件装配而成，而近年来随着过去飞机机体的主要结构件
13、都是由钣金零件装配而成，而近年来随着数控加工技术的普遍应用，整体框、梁、肋结构大量出现，同时整数控加工技术的普遍应用，整体框、梁、肋结构大量出现，同时整体壁板结构更为常见，因此机械加工零件的比重已经超过钣金件。体壁板结构更为常见，因此机械加工零件的比重已经超过钣金件。本章重点是了解一些大型整体结构零件加工过程和设备，而对常规机本章重点是了解一些大型整体结构零件加工过程和设备，而对常规机械加工内容不予介绍。械加工内容不予介绍。第二节第二节 整体壁板的制造整体壁板的制造 由于现代高速飞机要求薄翼型并有足够的强度、刚度和疲劳性能，因由于现代高速飞机要求薄翼型并有足够的强度、刚度和疲劳性能，因此广泛采
14、用整体壁板和变厚度蒙皮。能大量地减少零件数量、简化连接此广泛采用整体壁板和变厚度蒙皮。能大量地减少零件数量、简化连接形式，同时有如下优点：形式，同时有如下优点：1.1.结构设计上：结构设计上：（1 1）剖面可按等强度设计成理想的承力形式，所以壁板的强重比高，总）剖面可按等强度设计成理想的承力形式，所以壁板的强重比高，总体和局部刚性好；体和局部刚性好；（2 2）疲劳寿命长；）疲劳寿命长；（3 3）外形准确、表面光滑；）外形准确、表面光滑；（4 4）可简化整体油箱的密封，腾出最大的有效空间。）可简化整体油箱的密封，腾出最大的有效空间。2.2.工艺方面：工艺方面：（1 1）简化了互换性问题、减轻了装
15、配工作量；）简化了互换性问题、减轻了装配工作量；（2 2）减少模具和装配型架数量、缩短生产准备周期；）减少模具和装配型架数量、缩短生产准备周期；（3 3）可采用锻、挤、轧、铸等加工方法，在大批量生产时提高生产效率。）可采用锻、挤、轧、铸等加工方法，在大批量生产时提高生产效率。3.3.存在缺点：存在缺点：（1 1）要切除大量金属，须配备大型加工设备和专用机床；）要切除大量金属，须配备大型加工设备和专用机床；（2 2）除热碾平板毛坯外，其他形式毛坯供应困难且费用较高；）除热碾平板毛坯外，其他形式毛坯供应困难且费用较高；（3 3）从）从“破损破损”角度看，裂纹扩展速度较快，不如铆接、更不如胶接结角度
16、看，裂纹扩展速度较快，不如铆接、更不如胶接结构。构。一一.整体壁板毛坯整体壁板毛坯 主要为铝合金，另有钛合金、镁合金。主要为铝合金，另有钛合金、镁合金。整体壁板毛坯的整体壁板毛坯的主要制造方法：主要制造方法：热摸锻、挤压、自由锻板坯、热轧平板毛坯和特种铸造。热摸锻、挤压、自由锻板坯、热轧平板毛坯和特种铸造。1.1.大吨位液压机和锻模生产壁板毛坯大吨位液压机和锻模生产壁板毛坯 优点：生产率高、锻件纤维组织连续，晶粒致密，强度高，可制造复优点：生产率高、锻件纤维组织连续，晶粒致密，强度高，可制造复杂形状筋肋和对接接头。杂形状筋肋和对接接头。热模锻毛坯接近于成品尺寸，厚度和桁热模锻毛坯接近于成品尺寸
17、，厚度和桁条间距误差小于条间距误差小于0.6mm0.6mm，锻造斜度小，锻造斜度小，对铝合金简单形状最小壁厚可达对铝合金简单形状最小壁厚可达4mm4mm。但模锻需要吨位极大的机床，铝合金壁但模锻需要吨位极大的机床，铝合金壁板每平方米投影面积约需板每平方米投影面积约需3 3万吨压力，万吨压力，精锻时要精锻时要5 56 6万吨。且锻模制造困难、万吨。且锻模制造困难、周期长周期长、劳动量大。如某飞机整体壁板劳动量大。如某飞机整体壁板的锻模重量达的锻模重量达50506060吨。吨。这些问题限制了热模锻方法的广泛应用。这些问题限制了热模锻方法的广泛应用。2.2.热挤和冷挤压毛坯热挤和冷挤压毛坯优点：优点
18、：（1 1）能获得比模锻更大的壁板，因为正挤压方法在理论上不受加工厂长）能获得比模锻更大的壁板，因为正挤压方法在理论上不受加工厂长度的限制；度的限制；（2 2）与模锻相比，要求设备功率小、模具制造费用低、生产率高、材料）与模锻相比，要求设备功率小、模具制造费用低、生产率高、材料利用率可达利用率可达7070以上；以上；（3 3）挤压件尺寸精度和光洁度较好，除形状复杂部位需表面修整外，不）挤压件尺寸精度和光洁度较好，除形状复杂部位需表面修整外，不需进一步加工；需进一步加工；（4 4）挤压时材料处于三向压应力状态，）挤压时材料处于三向压应力状态，对塑性较差的材料加工意义很大。对塑性较差的材料加工意义
19、很大。缺点：缺点：（1 1）挤压毛坯只能是等剖面有纵向加强筋）挤压毛坯只能是等剖面有纵向加强筋或桁条的整体壁板；或桁条的整体壁板；（2 2）毛坯仍受挤压设备及校平设备限制；）毛坯仍受挤压设备及校平设备限制；（3 3）模具寿命低。）模具寿命低。挤压法制造整体壁板的两种方法：挤压法制造整体壁板的两种方法：（1 1）先挤出带筋的筒形（）先挤出带筋的筒形（U U或或V V形）毛坯，然后沿轴线剖开展平形）毛坯，然后沿轴线剖开展平 优点：能挤出较宽的壁板；优点：能挤出较宽的壁板；缺点：展开工序较为复杂。缺点：展开工序较为复杂。（2 2）直接挤出带筋的平直壁板）直接挤出带筋的平直壁板 缺点：宽度尺寸不大。缺
20、点：宽度尺寸不大。挤压毛坯在淬火后一般需要在拉伸机上校正，以消除壁板在挤压及淬火挤压毛坯在淬火后一般需要在拉伸机上校正，以消除壁板在挤压及淬火过程中产生的纵向波纹度和横向翘曲（过程中产生的纵向波纹度和横向翘曲（“马刀形马刀形”变形），消除内应力，变形），消除内应力，然后在滚床（水压机）上进行校平。然后在滚床（水压机）上进行校平。3.3.自由锻毛坯和热轧平板自由锻毛坯和热轧平板 实质上是在一块经过自由锻造实质上是在一块经过自由锻造 初步接近于零件形状的立体形状初步接近于零件形状的立体形状毛坯或在一块轧制的厚板上毛坯或在一块轧制的厚板上“雕刻雕刻”出所需零件的形状来。出所需零件的形状来。优点：优点
21、：（1 1）厚板供应来源广；）厚板供应来源广；（2 2）且允许设计者比较自由地布置筋条和凸台；）且允许设计者比较自由地布置筋条和凸台；（3 3）准备周期短，制造精度及光洁度高。）准备周期短，制造精度及光洁度高。缺点：缺点：（1 1）加工量大，材料利用率低（）加工量大，材料利用率低（1010）；）；（2 2）需配备大型高效切削加工设备；）需配备大型高效切削加工设备；（3 3）经过切削加工后，材料纤维被切断，机械性能变差；）经过切削加工后，材料纤维被切断，机械性能变差；（4 4）机械加工中发生翘曲程度大，消除困难。）机械加工中发生翘曲程度大，消除困难。用板坯或板料加工整体壁板时，必须考虑：用板坯或
22、板料加工整体壁板时，必须考虑：（1 1）由于机加过程通常使用真空平台来定位和夹紧板料，所以要求）由于机加过程通常使用真空平台来定位和夹紧板料，所以要求平直度较高，板坯提供状态最好是上下表面预先经过铣平，并裁切平直度较高，板坯提供状态最好是上下表面预先经过铣平，并裁切成与零件外形接近的形状；成与零件外形接近的形状；（2 2）加强筋不可设计成）加强筋不可设计成T T形或比较复杂的形式；形或比较复杂的形式；（3 3）加强筋最好设计成等距平行排列。）加强筋最好设计成等距平行排列。4.4.特种铸造制毛坯特种铸造制毛坯对尺寸不大、有敞开斜角内筋，且壁板厚度大于对尺寸不大、有敞开斜角内筋，且壁板厚度大于2
23、24mm4mm时，可采用挤时，可采用挤铸和低压铸造法加工整体壁板毛坯。铸和低压铸造法加工整体壁板毛坯。图图3 35 5就是用挤铸法原理成批生产的铝合金导弹翼面，把金属液注入就是用挤铸法原理成批生产的铝合金导弹翼面，把金属液注入半开的铸型中，合拢机架使金属液面上升充满模腔，挤出多余的金半开的铸型中，合拢机架使金属液面上升充满模腔，挤出多余的金属。属。特点：铸造金属的机械性能较差，但能适应复杂形状，成本低、机加特点：铸造金属的机械性能较差，但能适应复杂形状，成本低、机加工作量小，为等强度设计提供了可能。工作量小，为等强度设计提供了可能。铸造壁板一般内外表面都铸成最后尺寸，机械加工只限于接头部分和铸
24、造壁板一般内外表面都铸成最后尺寸，机械加工只限于接头部分和对外形的修光，生产效率高。对外形的修光，生产效率高。二二.毛坯的校平与残余应力的消除毛坯的校平与残余应力的消除供应给飞机制造厂的整体壁板毛坯在原材料厂需要进行热处理、时效、供应给飞机制造厂的整体壁板毛坯在原材料厂需要进行热处理、时效、校平、消除残余应力以及探伤检验等工序。其中校平和消除残余应校平、消除残余应力以及探伤检验等工序。其中校平和消除残余应力是影响壁板加工效率和质量的重要环节。力是影响壁板加工效率和质量的重要环节。一般来说，机床精度高并不肯定能加工出来高精度零件，必需要制订一般来说，机床精度高并不肯定能加工出来高精度零件，必需要
25、制订合理的工艺路线。合理的工艺路线。如切削加工后，从夹具上卸下的工件往往产生很大的翘曲变形，原因如切削加工后，从夹具上卸下的工件往往产生很大的翘曲变形，原因是当板坯的表层被切削掉之后，其残余应力平衡状态被破坏。是当板坯的表层被切削掉之后，其残余应力平衡状态被破坏。解决方法：解决方法：（1 1）固熔热处理后进行拉伸（约）固熔热处理后进行拉伸（约2 2）；）；（2 2）厚板两面轮番加工也可以减少加工后的残余变形；）厚板两面轮番加工也可以减少加工后的残余变形；（3 3）先粗加工并留出小余量，然后进行热处理并矫正变形，最后再）先粗加工并留出小余量，然后进行热处理并矫正变形，最后再精加工。精加工。矫正方
26、法：矫正方法：（1 1）加热后矫正；）加热后矫正；（2 2）高温蠕变矫正：专门设计矫正模胎，形状与工件相同，将工件）高温蠕变矫正：专门设计矫正模胎，形状与工件相同，将工件固定在模胎上并送到加热炉内，在一定温度下使工件产生蠕变达到固定在模胎上并送到加热炉内，在一定温度下使工件产生蠕变达到矫正目的。矫正目的。三三.整体壁板的加工整体壁板的加工无论采用何种方法得到的整体壁板毛坯，一般都要进一步加工，以便无论采用何种方法得到的整体壁板毛坯，一般都要进一步加工，以便获得要求的筋、肋；加强口框以及变厚度的壁板零件。获得要求的筋、肋；加强口框以及变厚度的壁板零件。常见方法：机械加工和化学铣切两种。常见方法：
27、机械加工和化学铣切两种。1.1.整体壁板的机械加工整体壁板的机械加工早期：由大型龙门铣床、龙门刨床、摇臂铣床改造的设备加工，一般早期：由大型龙门铣床、龙门刨床、摇臂铣床改造的设备加工，一般用真空夹具，特点是施压均匀、装夹方便，不会有夹紧痕迹。用真空夹具，特点是施压均匀、装夹方便，不会有夹紧痕迹。后期又普遍采用靠模铣，但需要增加一台与主台面同样大小用来放置后期又普遍采用靠模铣，但需要增加一台与主台面同样大小用来放置靠模的台面，机床很大。靠模的台面，机床很大。今天：多用数控机床来加工。今天：多用数控机床来加工。2.2.整体壁板的化学铣切整体壁板的化学铣切（1 1）化铣原理：）化铣原理：利用金属能在
28、某些酸或碱溶液中溶解的特性，利用金属能在某些酸或碱溶液中溶解的特性，“铣切铣切”（蚀除）掉须（蚀除）掉须加工的表面，对不需加工的表面则用保护层加以保护。加工的表面，对不需加工的表面则用保护层加以保护。化铣装置见图。化铣装置见图。可加工：铝合金、合金钢、可加工：铝合金、合金钢、钛合金。钛合金。铝合金在苛性钠溶液中铝合金在苛性钠溶液中溶解生成可溶的铝酸纳并释溶解生成可溶的铝酸纳并释放大量的氢气和水。放大量的氢气和水。（2 2）工艺过程：）工艺过程：蚀前处理、局部保护、化蚀前处理、局部保护、化学腐蚀、蚀后处理。学腐蚀、蚀后处理。1 1）蚀前处理）蚀前处理清洁金属表面，去处毛料表面污垢。用脱脂液，清洁
29、金属表面，去处毛料表面污垢。用脱脂液，8080度热碱液清洗，冷度热碱液清洗，冷水冲洗，铬酸中侵洗再冷热水多次冲洗，烘干。水冲洗，铬酸中侵洗再冷热水多次冲洗，烘干。2 2）局部保护：涂保护剂，干燥后形成保护膜。）局部保护：涂保护剂，干燥后形成保护膜。3 3）化学腐蚀：去除金属。）化学腐蚀：去除金属。4 4）蚀后处理：从腐蚀槽中取出工件，先放入冷水槽冲洗，再用）蚀后处理：从腐蚀槽中取出工件，先放入冷水槽冲洗，再用2020的稀硝酸溶液中出光，再放入有机溶液中去除保护膜，再清洗检验。的稀硝酸溶液中出光，再放入有机溶液中去除保护膜，再清洗检验。（3 3）化铣特点：）化铣特点：1 1）化铣过程中，在腐蚀界
30、限处呈现圆角（图）化铣过程中，在腐蚀界限处呈现圆角（图3-133-13）；）；2 2）化铣时间决定于腐蚀深度和速度，而与面积大小无关；）化铣时间决定于腐蚀深度和速度，而与面积大小无关；3 3）化铣不需夹紧毛料，因而适合于加工刚度小的零件；）化铣不需夹紧毛料，因而适合于加工刚度小的零件；4 4）加工曲面与加工平面一样方便，所以可先成形整体壁板后再化铣）加工曲面与加工平面一样方便，所以可先成形整体壁板后再化铣加工。加工。5)5)设备简单，对个人技术水平依赖不强。设备简单，对个人技术水平依赖不强。四四.整体壁板的成形整体壁板的成形整体壁板由于尺寸大、材料厚，带有各种加强筋和凸台，外形精确度整体壁板由
31、于尺寸大、材料厚，带有各种加强筋和凸台，外形精确度要求高，所有在成形时有很多困难。要求高，所有在成形时有很多困难。一一.常规成形方法常规成形方法（一）闸压成形（一）闸压成形单曲度整体壁板可用闸压成形，原理如下：单曲度整体壁板可用闸压成形，原理如下：在筋条之间垫上硬塑料，在凹模在筋条之间垫上硬塑料，在凹模上垫上弹簧钢板托住工件，目的上垫上弹簧钢板托住工件，目的是让成形的工件表面光滑、减少是让成形的工件表面光滑、减少棱边现象。棱边现象。如壁板长度超出模具时，可沿如壁板长度超出模具时，可沿长度方向移动壁板位置，所以能长度方向移动壁板位置，所以能适应大长度整体壁板成形。适应大长度整体壁板成形。压弯时也
32、可加热工件以减少残压弯时也可加热工件以减少残余应力。余应力。（二）滚弯成形（二）滚弯成形 单曲度整体壁板也可用滚弯成形，成形时在内表面垫上硬塑料板，单曲度整体壁板也可用滚弯成形，成形时在内表面垫上硬塑料板，与工件一起滚弯，避免由于筋条而阻碍滚弯。与工件一起滚弯，避免由于筋条而阻碍滚弯。滚弯时，改变上滚轴位置可以得到不同曲率半径的工件。滚弯时，改变上滚轴位置可以得到不同曲率半径的工件。（三）拉形（三）拉形 沿用飞机蒙皮拉形方法，可拉形简单的整体壁板，但通常需用复沿用飞机蒙皮拉形方法，可拉形简单的整体壁板，但通常需用复杂的工夹具。由于有无筋条部位的刚度相差很大，拉形后会出现凸凹杂的工夹具。由于有无
33、筋条部位的刚度相差很大，拉形后会出现凸凹不平，因此需用专用拉形机。不平，因此需用专用拉形机。二二.整体壁板的喷丸成形整体壁板的喷丸成形 喷丸技术最早是用于工件的表面强化，目的使表面层产生压缩应喷丸技术最早是用于工件的表面强化，目的使表面层产生压缩应力，提高疲劳强度和耐腐蚀能力，之后用于整体壁板的成形。力，提高疲劳强度和耐腐蚀能力，之后用于整体壁板的成形。所谓喷丸成形是借助于喷丸设备对准工件的预定部位喷射弹丸，所谓喷丸成形是借助于喷丸设备对准工件的预定部位喷射弹丸，打击工件表面层并产生塑性变形（伸展），达到板件成形目的。打击工件表面层并产生塑性变形（伸展），达到板件成形目的。弹丸：钢丸、铝丸、玻
34、璃丸等。钢丸寿命长、损耗小，尺寸弹丸：钢丸、铝丸、玻璃丸等。钢丸寿命长、损耗小，尺寸0.076-3.35mm0.076-3.35mm，可用来制造单、双曲度壁板。，可用来制造单、双曲度壁板。喷丸时，喷丸在高速下打击金属表面并在表层产生压应力，而表喷丸时，喷丸在高速下打击金属表面并在表层产生压应力，而表层之下则产生平衡的拉应力，层之下则产生平衡的拉应力，表面压应力层深度约为表面压应力层深度约为0.1-0.1-0.7mm 0.7mm，最大压应力值达到材，最大压应力值达到材 料屈服极限的一半，见图。料屈服极限的一半，见图。马鞍形双曲度整体壁板的喷丸成形过程马鞍形双曲度整体壁板的喷丸成形过程（图）：（图
35、）：第一步：先喷击外表面，成单曲度；第一步：先喷击外表面，成单曲度；第二步：在剖面的中性层以下涂橡第二步：在剖面的中性层以下涂橡皮屏蔽层，只喷射筋条的上面部分，皮屏蔽层，只喷射筋条的上面部分，使之伸展后零件呈现马鞍形。使之伸展后零件呈现马鞍形。优点：优点：设备简单、成本低，成形零件的长度基本不受限制，如波音设备简单、成本低，成形零件的长度基本不受限制，如波音747747机翼壁机翼壁板长度达板长度达3232米，采用喷丸可以成形，而其他方法没有这么大的设备。米，采用喷丸可以成形，而其他方法没有这么大的设备。注意事项：注意事项：1 1）喷丸成形后的壁板要钻孔或切边时必须慎重；）喷丸成形后的壁板要钻孔
36、或切边时必须慎重；2 2）喷丸前必须完成热处理工序，喷丸后不允许用机械方法校正零件；）喷丸前必须完成热处理工序，喷丸后不允许用机械方法校正零件；3 3）喷丸后如需要加温则对温度要加以限制：）喷丸后如需要加温则对温度要加以限制：铝合金：不超过铝合金：不超过9595；钛合金：不超过钛合金：不超过200.200.第三节第三节 梁、框类整体零件的制造梁、框类整体零件的制造第四节第四节 大型骨架零件的制造大型骨架零件的制造第五节第五节 挤压型材和桁条零件的机械加工挤压型材和桁条零件的机械加工 以上几节内容均为机械加工内容。（略）以上几节内容均为机械加工内容。（略）第四章第四章 飞机装配工艺飞机装配工艺飞
37、机结构中绝大多数仍为薄壁钣金零件，相对尺寸大、刚度小，飞机结构中绝大多数仍为薄壁钣金零件，相对尺寸大、刚度小，而对装配后的外形尺寸和精度又要求很高，因此装配是飞机生产的一而对装配后的外形尺寸和精度又要求很高，因此装配是飞机生产的一个重要工艺过程，约占个重要工艺过程，约占454550%50%的全机制造劳动量。对飞机的性能、的全机制造劳动量。对飞机的性能、寿命和成本影响重大。寿命和成本影响重大。飞机装配的主要问题：飞机装配的主要问题：（1 1）飞机部件装配方案的制订与分析；）飞机部件装配方案的制订与分析；（2 2）零件定位方法与工具设计；）零件定位方法与工具设计；（3 3）装配与连接工艺；）装配与
38、连接工艺；（4 4）装配工艺装备的制造与协调方法。）装配工艺装备的制造与协调方法。第一节第一节 飞机装配工作概述飞机装配工作概述一一.机体结构分解与分离面机体结构分解与分离面飞机机体必须分成几个独立的部件，如机身、机翼和尾翼等。原因：飞机机体必须分成几个独立的部件，如机身、机翼和尾翼等。原因：各部件气动力特征及功能差别较大；几何形状及选材差异显著。各部件气动力特征及功能差别较大；几何形状及选材差异显著。飞机部件还必须再细分为更小的小部件。如：飞机部件还必须再细分为更小的小部件。如：机身：分为前、中、后机身和尾锥；机身：分为前、中、后机身和尾锥；机翼：襟翼、副翼、中翼、外翼。机翼：襟翼、副翼、中
39、翼、外翼。从工艺的角度还要进一步分解，以满足生产的要求。见图从工艺的角度还要进一步分解，以满足生产的要求。见图4-14-1为某歼击为某歼击机的分解图，而图机的分解图，而图4-24-2为安为安-22-22运输机前机身的工艺分解图。运输机前机身的工艺分解图。飞机分解为部件、部件再分解成许多较小的装配单元，都会在两个相邻飞机分解为部件、部件再分解成许多较小的装配单元，都会在两个相邻的装配单元之间的对接处或结合处形成分离面，有两大类：的装配单元之间的对接处或结合处形成分离面，有两大类：（1 1）设计分离面：）设计分离面：根据构造、使用维护上的要求确定的。根据构造、使用维护上的要求确定的。如机翼除了气动
40、和强度特点之外，为了运输及更换，必须与机身分离如机翼除了气动和强度特点之外，为了运输及更换，必须与机身分离而设计成独立的部件。而设计成独立的部件。（2 2）工艺分离面：）工艺分离面：是根据生产和工艺上的要求确定的。是根据生产和工艺上的要求确定的。如前机身可分成雷达罩、驾驶舱盖、侧壁、地板、加强框等组合如前机身可分成雷达罩、驾驶舱盖、侧壁、地板、加强框等组合件，这些装配单元之间的分离面就是工艺分离面，只在制造过程中发件，这些装配单元之间的分离面就是工艺分离面，只在制造过程中发生作用。生作用。区别：设计分离面是采用螺接或铰接等可拆卸连接，而工艺分离面采用区别：设计分离面是采用螺接或铰接等可拆卸连接
41、，而工艺分离面采用铆、胶、焊等不可卸连接方式。设计分离面确定有必然性，而工艺分铆、胶、焊等不可卸连接方式。设计分离面确定有必然性，而工艺分离面的考虑因素较多，而且分解方案可能是多种的。离面的考虑因素较多，而且分解方案可能是多种的。二二.飞机部件的装配方案飞机部件的装配方案 分离面的采用，将部件结构分解为较小单元可带来工艺的许多方便：分离面的采用，将部件结构分解为较小单元可带来工艺的许多方便：（1 1）复杂形状简单化；）复杂形状简单化；（2 2）克服设备功率、尺寸限制和原材料供应规格上的困难；）克服设备功率、尺寸限制和原材料供应规格上的困难；（3 3）可避免不同材料间因工艺过程因素产生有害影响等
42、；）可避免不同材料间因工艺过程因素产生有害影响等；（4 4）工件形状简单化必然使开敞性得以改善。）工件形状简单化必然使开敞性得以改善。工艺分离面的划分与分散装配和工艺分离面的划分与分散装配和 集中装配两种方案有关。集中装配两种方案有关。（1 1）分散装配：）分散装配：指装配工作分散在较多的工作地指装配工作分散在较多的工作地和装配工装上进行；和装配工装上进行；（2 2）集中装配：）集中装配：指指装配工作集中在较少的工作地装配工作集中在较少的工作地和装配工装上进行。和装配工装上进行。虽然也集中了较多装配工作，但两个方案中都采用了较多的装配虽然也集中了较多装配工作，但两个方案中都采用了较多的装配型架
43、，总体上属于分散装配。型架，总体上属于分散装配。如把它放在机身前后段及总装配型架中，而不另外分出板件及翼如把它放在机身前后段及总装配型架中，而不另外分出板件及翼肋装配，就变成集中装配了。肋装配，就变成集中装配了。分散装配方案的特点：分散装配方案的特点：优点：优点：（1 1）装配对象及型架结构简单；）装配对象及型架结构简单；（2 2）开敞性和劳动条件好；）开敞性和劳动条件好；（3 3）便于连接工作机械化和自动化，效率高，有利于保证装配质量；）便于连接工作机械化和自动化，效率高，有利于保证装配质量；（4 4）分散装配扩大了工作面，装配工作可平行进行，缩短了装配周期。）分散装配扩大了工作面，装配工作
44、可平行进行，缩短了装配周期。缺点：缺点：要用较多的专用工艺装备，工装的设计、制造准备周期长，费用要用较多的专用工艺装备，工装的设计、制造准备周期长，费用高，工装之间相互协调的关系和方法较为复杂。高，工装之间相互协调的关系和方法较为复杂。集中装配与分散装配的特点恰好相反。集中装配与分散装配的特点恰好相反。三三.飞机装配的定位方法：飞机装配的定位方法：1.1.飞机制造的准确度要求飞机制造的准确度要求 包括：机体气动力外形、部件相对位置、部件内部组合件和零件位包括：机体气动力外形、部件相对位置、部件内部组合件和零件位置、接头配合的要求。置、接头配合的要求。（1 1）部件气动力外形准确度）部件气动力外
45、形准确度部件气动力外形误差是指部件实际外形相对于理论外形的偏差，它必部件气动力外形误差是指部件实际外形相对于理论外形的偏差，它必须小于允许的最大值。须小于允许的最大值。图图4-44-4为歼击机各部件外形准确度要求。为歼击机各部件外形准确度要求。规律：翼面准确度高于机身、机身最大剖面前段高于后段。规律：翼面准确度高于机身、机身最大剖面前段高于后段。图图4-54-5为表面平滑度要求，如蒙皮对接处阶差小于为表面平滑度要求，如蒙皮对接处阶差小于1 1毫米。毫米。外形偏差的具体形式：外形偏差的具体形式：（1 1）外形误差）外形误差Y Y 是实际外形对于经过模线修正后的切面理论外形的纵坐标偏差；是实际外形
46、对于经过模线修正后的切面理论外形的纵坐标偏差；（2 2）波纹度）波纹度 是相邻两波峰与波谷平均高度差是相邻两波峰与波谷平均高度差h h和波长和波长l l的比值；的比值；（3 3）表面平滑度误差）表面平滑度误差 包括铆钉、螺栓和焊点处的局部凹陷以及蒙皮对缝间隙、阶差值。包括铆钉、螺栓和焊点处的局部凹陷以及蒙皮对缝间隙、阶差值。（2 2）部件相对位置准确度）部件相对位置准确度 是对整架飞机几何参数的要求，包括：下反角是对整架飞机几何参数的要求，包括：下反角、安装角、安装角和后和后掠角等公差。为便于测量，通常将角度换算成线性尺寸，如翼尖位置掠角等公差。为便于测量，通常将角度换算成线性尺寸，如翼尖位置
47、偏差。可操作的活动面相对于固定翼面规定了阶差、偏转角和间隙等偏差。可操作的活动面相对于固定翼面规定了阶差、偏转角和间隙等要求。要求。（3 3）内部组合件和零件位置准确度）内部组合件和零件位置准确度部件内部的梁、肋、隔框、长桁等组合件和零件的位置误差过大，不仅部件内部的梁、肋、隔框、长桁等组合件和零件的位置误差过大，不仅影响部件外形准确度，而且对强度也有负面影响，甚至妨碍装配。所影响部件外形准确度，而且对强度也有负面影响，甚至妨碍装配。所以一般规定：以一般规定：梁轴线允许位置偏差和不直度为梁轴线允许位置偏差和不直度为0.50.51.01.0毫米；毫米；肋轴线位置偏差肋轴线位置偏差1.01.02.
48、02.0毫米；毫米；长桁位置偏差长桁位置偏差2.02.0毫米。毫米。（4 4）接头配合准确度）接头配合准确度 总体要求：可拆卸连接接头中螺栓与孔，叉形接头中的耳与叉配合总体要求：可拆卸连接接头中螺栓与孔，叉形接头中的耳与叉配合应在规定范围内才不致产生强迫装配或受力不均而影响飞机寿命。应在规定范围内才不致产生强迫装配或受力不均而影响飞机寿命。不论部件气动力外形或内部组合件和零件的位置误差，都与装配过不论部件气动力外形或内部组合件和零件的位置误差，都与装配过程密切相关，首先与装配时零件或组合件的定位方法有关，因此必须程密切相关，首先与装配时零件或组合件的定位方法有关，因此必须针对不同情况选择合适的
49、装配定位方法。针对不同情况选择合适的装配定位方法。2.2.装配定位方法装配定位方法 任一刚体在空间都有任一刚体在空间都有6 6个自由度：沿个自由度：沿X X、Y Y、Z Z轴的平动以及绕三个轴轴的平动以及绕三个轴的转动。所以，对刚性工件只要约束住这的转动。所以，对刚性工件只要约束住这6 6个自由度就能定位，通常个自由度就能定位，通常叫做叫做“六点定位原则六点定位原则”。如图如图4-104-10圆柱体在圆柱体在V V形支座中的定位，就是根据这个原则。形支座中的定位，就是根据这个原则。若：约束数若：约束数=自由度数，是静定的；自由度数，是静定的；约束数约束数自由度数，超静定的，工件将受到强迫，产生
50、应力并自由度数，超静定的，工件将受到强迫，产生应力并导致变形。导致变形。飞机装配中：大多数零件是低刚性的，为保证定位准确，常采用飞机装配中：大多数零件是低刚性的，为保证定位准确，常采用“超六超六点定位点定位”，即过定位进行装配。，即过定位进行装配。如图如图4-114-11机翼壁板上的桁条利用装配孔定位时，如果按照六点定位原则，机翼壁板上的桁条利用装配孔定位时，如果按照六点定位原则，只要用只要用1 1、3 3两个孔定位，但由于长桁为细长零件，其刚性很差，在自两个孔定位，但由于长桁为细长零件，其刚性很差，在自重的作用下就会发生弯曲变形，因此需要增加孔重的作用下就会发生弯曲变形，因此需要增加孔2 2
