飞机自动钻铆技术发展趋势

王 宁 骆李平

摘要：自动钻铆技术是新一代飞机研制的关键技术，对于提高我国的飞机制造水平，增强国防能力具有深远的意义。本文将重点探讨飞机自动钻铆技术的发展趋势。

飞机制造中铆接装配占有十分重要的地位，据估算，飞机装配劳动量约占整个飞机制造劳动量的40%～50%，其中铆接占30%。随着对飞机性能要求的不断提高，人们愈来愈重视铆接质量，使其适应质量稳定、生产速率高、疲劳寿命长的要求。在这样的背景下，自动钻铆技术开发成功并首先在世界著名的航空企业波音、空中客车公司中得到应用，由此迈开飞行器装配自动化的步伐，并逐渐显示出其强大技术优势，促进了飞机装配历史性变革。

1.自动钻铆技术的应用

国外自动钻铆技术应用简况。国外使用的自动钻铆机， 估计在一千台以上。这些钻铆机主要由美国GEMCOR公司生产，此外还有德国的BROTlE AUTOMATION、法国的RECOUIESETFIIS（据说已破产）。俄国生产的自动钻铆机有CKAK、Y9K等类型（厂家不详）此外，美国的AEROSPACE PRECISION SYSTEM s，INC也制造一些钻铆机。在国外所有飞机制造公司都有自动钻铆机，如渡音、法宇航、“空中客车”集团等。为这些公司进行转包生产的日本、韩国，也大量引进自动钻铆机。自动钻铆机的加工范围： 无头铆钉（s1 IJG）、有头铆钉、双体（TWO—PLECE）紧固件——环槽铆钉与高锁螺栓、抽铆钉等。

国内自动钻铆技术应用情况。在国外航空零、部件转包生产之前，国内自动钻铆技术的应用仅处于起步阶段。70年代初，原航空工业部曾组织有关单位研制过各种型号的自动钻铆机，由于没有型号需求的牵头，使研制工作半途而废，加上当时研制的设备中所采用的元件、控制系统等均存在各种质量问题，绝大部分设备都存在一些故障，无法正常使用，有的被拆除，有的搁置至今。从1985年起，我国先后从国外引进了七台自动钻铆机，其中西飞三台、上飞一台、成飞一台、625所一台、沈飞一台这七台中除西飞有两台已用于生产外，其余五台困各种原因，在安装、调试完毕后均没投人使用另外，由于自动钻铆机价格昂贵及国产飞机尚无强制性的自动钻铆要求， 目前自动钻铆技术仅在航空零部件转包生产线上使用。近20年来，国内引进了近10台自动钻铆设备，自动钻铆技术在转包生产中也已局部应用。但出下所生产的产品结构简单，且大多配鼹的是简单的手工托架，部分应用了半自动托架，全自动化托架技术基本来采用。因此，国内自动钻铆技术的应用跟航空制造技术先进国家相比还处于一个较低的水平，目前各主机厂还很难进行大型壁板及双曲度壁板的自动钻铆。

2.发展现状

飞机机械连接技术是量大面广的航空制造技术之一。机械连接连同钣金和机械加工技术， 号称飞机制造业的三大技术支持。早期飞机的机械连接工作量占机械制造工作量的40%～50%左右随着新技术不断发展，整体结构、胶接蜂窝结构、超塑成形扩散组合结构和复合材料结构逐渐增多， 飞机连接件的数量有减少的趋势但铆接和螺接等机械连接不仅不会被其它结构形式所代替，而且对机械连接技术提出，更高的要求。从目前的实际情况看， 各种飞机的连接仍以机械连接为主， 机械连接的工作量仍占飞机机体制造工作量的20%左右。从飞机连接件的数量来看，波音747每架宥铆钉200万个；依尔86每架有铆钉148万个，螺栓12万个，A300“空中客车”和MD-90皆有100万个连接：据统计，一架飞机连接件的成本占飞机总成本的3%～5%，其重量占飞机空重的5%～6%左右：因而成为航空制造业中三大关键技术之一。自动钻铆技术发展到今天，各国生产的近代飞机，几乎毫无例外地采用干涉配合无头铆钉自动钻铆技术。如F—15、B—747飞机大量采用无头的钛合金铆钉，全部用自动钻铆机施铆。B一747飞机机铆率达62%，依尔86飞机机铆率达54.5%.“空中客车”A300机铆率为45%，B-—767飞机机身的机铆率为97%。随着计算机技术的发展， 钻铆自动化己从单台数控钻铆机同多台自动钻铆机或钻铆装置、托架、钉传递装置、真空集屑装置、传感控制装置等组成的计算机集成控制的柔性自动装菖己系统方向发展。如波音公司在B一767机翼制造中，采用了由4台自动装置机组成的翼粱自动装配系统泼系统能自动定位零件、自动确定孔位、自动测厚、自动钻铆。每个工作循环只需8秒钟。

3。自动钻铆技术的发展趋势

推行数字化装配技术是飞机制造业发展的必然趋势，而数字化装配技术离不开先进的自动钻铆技术，但飞机结构装配中，自动钻铆技术要合理运用。自动化钻铆技术有以下发展趋势

（1）在数字化装配生产线中，自动化装配应首先（这里不考虑对接）在机身机翼壁板、翼梁等组合件装配中实现，壁板和翼梁的自动钻铆系统同时集成柔性装配工装系统，从而实现无型架的柔性、数字化装配。对于新发展的自动装配项目，自动钻铆机配备传统全自动托架的方案应尽量不采用，因为它仍然离不开传统的型架装配技术，与数字化装配不协调。

（2）大力发展柔性装配工装、自动化的低压电磁铆接（磁脉冲铆接）/全电动铆接、数字化定位系统等技术，为自动钻铆技术在数字化装配中的应用打下技术基础。

（3）在第三级装配即机身机翼壁板与骨架的装配中，发展以机器人为平台的自动钻铆技术。由于先进飞机结构中采用金属和复合材料整体壁板是一种发展趋势，所以在第三级装配中自动钻铆/装配的需求将更迫切。

（4）为发挥国内已引进的自动钻铆机的潜力，建议采用以配备半自动托架系统为主的方案进行应用。

自动钻铆技术的发展对于我国大飞机制造行业的发展具有重要意义，在实际工作过程中应该高度重视这项技术，当前这项技术在我国飞机制造行业获得了广泛应用。今后应该不断加强这方面的研究。

参考文献

[1]李少波，陈翔鹏.自动钻铆技术的应用和无头铆钉安装[J].航空制造技术，2007（9）.

[2]费军. 自动钻铆技术发展现状与应用分析[J].航空制造技术，2005（6）.