飞机部件装配精加工工艺研究

董利娜

摘要： 本文对飞机部件精加工工艺进行了的总结、分析、归纳，阐述了飞机部件装配精加工的作用与意义，简单介绍了飞机部件精加工的方式和结构条件，并特别提出了部件精加工时注意的几个问题。

Abstract： This paper summarized and analyzed the aircraft parts finishing， explained the role and significance of aircraft parts finishing， briefly introduced the ways and the structural conditions， and especially pointed out several problems need attention in aircraft parts finishing process.

关键词： 飞机部件精加工；方式；结构条件

Key words： aircraft parts finishing；way；structural conditions

中图分类号：V262.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）25-0046-02

1 飞机部件装配精加工工艺

1.1 飞机部件装配精加工概述

飞机部件装配精加工是飞机制造技术中的重要组成部分，它是在飞机部件满足一定装配精度，为减小部件装配变形和装配误差，使部件最大限度满足工况要求的装配工艺。

目前，国内飞机部件装配精加工的技术水平与先进国家相比还有较大的差距，难以适应我国航空工业发展的需要。因此，在总结经验的基础上，加强科学研究，提高工艺水平，是发展航空工业的重要环节之一。

1.2 国内外研究状况

由于目前飞机装配基本上仍然采用手工操作，固一些装配误差依然存在。因此，国内外对大尺寸飞机部件都进行精加工。如美国的航空波音飞机（如图1所示）的机身机翼对接接头、发动机吊舱接头等重要接头都进行精加工。法国的幻影2000战斗机（如图2所示）接头也进行精加工。而前苏联对飞机主要街头部件同样也进行精加工。如苏27飞机（如图3所示）垂尾和平尾、机身机翼接头进行精加工。

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历经半个世纪的发展，我国飞机制造科研能力尽管与世界先进水平还存在一定的差距，特别是飞机制造的关键技术有待突破，设计人才有断层，风险较大资金短缺等严重制约了行业的进一步发展和品质的提高。但通过基础研究、应用研究和产品研发，已全面拉动飞机制造科技的发展。因此，我国飞机制造及修理企业必须抓住新的发展机遇，加大科技创新，开展技术前瞻研究，与国外企业建立优良的合作体系，完善配套措施，提高整体效益和竞争力，只有这样才能在新形势下立于不败之地。

我国“十一五”期间将适时启动大型飞机研制项目。一方面是国家对民机发展的支持，另一方面是国家对军机研发新型号的要求，我国航空工业面临重大的发展机遇，处于历史转折点。自主发展大型、高附加值飞机以及诸如航空发动机等关键零部件的能力还极其薄弱，但随着中国航天航空业的发展，飞机制造业未来走势看好。

2 部件装配时精加工的作用与意义

2.1保证接头对接协调

当不采用精加工方法时，对接接头的协调误差积与采用精加工方法时相比要大，而对接协调的概率则要小。使用飞机零部件装配架铆接协调这个环节的协调误差最大。由于目前飞机制造技术的水平比较低，飞机装配工艺设备的结构复杂，铆接组装飞机部件主要是手工操作，因此，铆接装配引起变形和装配误差占的协调误差最大；铆接装配引起的变形和铆接组装误差比较大，因此很难保证协调部件对接接头。

诚然，也有一些飞机部件不采用精加工的方式就够保证完成对接协调，但它是有条件的，在忽略过失误差以及系统误差的条件下，对接协调累计误差小于或等于该容限测试的对接连接。这需要增大对接接头和连接器之间的孔轴端面间隙，即牺牲性能的设计技术对接接头，以确保协调，但这往往是不可行的技术。所以，在飞机部件的装配中须对接头采用精加工的方式，不然难以确保协调对接接头。

2.2 保证接头与外形相对位置的协调

除了部件装配本身具有一定的形状误差之外，接头与装配型架之间也存在一定的相对位置误差。事实上这种位置误差包含两个方面的误差，分别是接头孔的位置误差和接头端面的位置误差。由于相对位置误差的存在，接头通常不能对接，即使可以完成它们之间的对接，也仅仅是接触点的对接，而这在技术上行不通。重要的接头面接触面积，往往需要理论的端面的接合面积的70%以上。由上所述，所造成的接头部件端部的表面形状误差的位置误差大于构件的形状装配误差。这里有两方面的因素：一是，这个装配误差是局部形状的误差，而引起位置误差的接头部件端面的形状误差是整体的；二是，接头位置误差常常比较大，这往往容易被忽视。

因此，应采用精加工的方式来确保接头部件的相对位置。否则，连接器和组件很难保证形状的相对位置的精度，也很难确保该部件的形状位置的相对精度。

3 部件精加工的方式与结构条件

3.1 部件精加工的方式

通常来说部件的精加工方式有两种，它们分别是对接头孔进行精加工以及接头的最后安装。

3.1.1 对接头孔进行精加工

这种精加工方法目前来说最为普遍，它的特点是在用特殊的测试卡板装配式框架来调整零件形状的基础上，根据各组成部分的联合定位把部件接头孔加工到零件最终的尺寸，从而完成精加工部件的要求，因此接头孔和孔的端面需要留足够的余量来保证。这种方法适用于留有余量的孔。

3.1.2 接头的最后安装

也有一些部件接头不能弥补处理，例如滑轮板，压力轴承，滑槽和组装阶段其他组件。最后安装接头是解决这些零部件精加工的一种有效方式。在实际情况下，人为的操作水平、装配过程中的变形以及结构工艺性差也会造成一定的误差。如果在结构封闭后没有额外因素造成进一步的误差，该接头部件的壳体结构用相同的连接可以发挥在精加工时的作用。这些方法是在装配型架上进行精加工的，无需特别精加工工作台。除此之外，在一般情况下也不需要特殊的工具和动力头。endprint

3.2 部件精加工的结构要求

如果部件要进行精加工，那么前提是部件的结构允许采用精加工的方式。

3.2.1 接头孔精加工的要求

对于接头孔的精加工方式，它的结构应有下列要求：①接头孔和接头孔端面应当留有足够的精加工余量，该值应比误差所造成的调整形状的位移要大。②精加工的结构可以被加工刀具所进入。

3.2.2 接头最后安装精加工的要求

而对于采用接头最后安装的精加工方式，它的结构应有下列要求：①接头和组件结构之间应当有重叠、空隙或其他设计补偿，使得它们之间的相对位置也可调节。②接头与结构之间的结构通路连接普通螺栓，铆钉等；当结构是没有路径的连接时，应该是单面连接，如抽钉，高剪切铆钉。

4 飞机部件精加工中须注意的问题

4.1 控制各工艺传递环节的协调准确度

对接协调可以提高零件的精度，除了精加工部件，也严格控制各环节的精度协调方面的准度。在工艺转移过程中，各个方面的协调锁存状态的系数越小，那么该螺栓旋转越灵活，上部和下部的配合准度越高。当协调锁存状态的系数为0，那么旋转螺栓最灵活，那么传递过程中的误差与该孔轴误差和间隙配合无关，只有和孔轴的直径公差带一半的宽度有关联，这时将保持最高准确度的链接。这是最理想的情况，不过在实际情况中很难做到，但即使这样也应尽量做，超出公差范围内是绝对不允许的。

4.2 装夹变形的检测和控制

部件必须在零件精加工时进行装夹，以保持调整好的状态，抵挡部件精加工时所产生的外力作用，保持部件在机械加工过程中位置的稳定性。然而，飞机部件结构的相对刚性较弱，在加工时夹紧的外力很容易让部件产生塑性变形，薄壁结构，特别是小部件有塑性变形的可能性更大。精加工时，加工构件在夹紧状态下产生弹性变形，放松夹紧后接头会产生一个回弹，这个接头的弹性变形直接成为误差计入部件和形状中，位置和接头不符合外观和形状定位器，或减少吻合度，减少零件精加工的精度，甚至丢失零件精加工作用。因此，在精加工中检测和控制这一过程中由于装夹产生的变形是非常重要的。

5 总结

飞机部件装配精加工是飞机部件装配的重要环节之一，它对提高飞机部件装配准确度和部件间的协调准确度具有十分重要的作用。但要实现飞机部件装配精加工的目的，需要飞机制造工艺人员和飞机结构设计人员统一认识，协同工作。

本文对飞机部件精加工工艺进行了总结、分析、归纳。阐述了飞机部件装配精加工的作用与意义，简单介绍了飞机部件精加工的方式，研究和提出了飞机部件精加工的结构条件，并特别提出了部件精加工时注意的几个问题。

参考文献：

[1]堵鹏.飞机部件装配工艺数模构建技术研究[D].南京航空航天大学，2012.

[2]张开富.飞机部件装配误差累积分析与容差优化方法研究[D].西北工业大学，2006.

[3]高玉卿，李致和，王廷贵，赵立匡.飞机部件装配工艺[J].航空工艺技术，1985，04：31-37，20.

[4]高红.飞机部件柔性装配技术应用及工艺设计[J].航空制造技术，2009，24：80-83，87.

[5]曾六生.飞机部件装配精加工[J].航空制造技术，2002，10：63-66.

[6]胡火群.某型号飞机部件装配的作业分析与研究[D].南京航空航天大学，2006.

[7]周养萍.飞机部件数字化装配技术发展综述[J].航空制造技术，2013，13：52-54.

[8]周养萍，亓江文.飞机部件数字化装配技术研究现状与思考[J].机械制造，2013，08：38-41.endprint

3.2 部件精加工的结构要求

如果部件要进行精加工，那么前提是部件的结构允许采用精加工的方式。

3.2.1 接头孔精加工的要求

对于接头孔的精加工方式，它的结构应有下列要求：①接头孔和接头孔端面应当留有足够的精加工余量，该值应比误差所造成的调整形状的位移要大。②精加工的结构可以被加工刀具所进入。

3.2.2 接头最后安装精加工的要求

而对于采用接头最后安装的精加工方式，它的结构应有下列要求：①接头和组件结构之间应当有重叠、空隙或其他设计补偿，使得它们之间的相对位置也可调节。②接头与结构之间的结构通路连接普通螺栓，铆钉等；当结构是没有路径的连接时，应该是单面连接，如抽钉，高剪切铆钉。

4 飞机部件精加工中须注意的问题

4.1 控制各工艺传递环节的协调准确度

对接协调可以提高零件的精度，除了精加工部件，也严格控制各环节的精度协调方面的准度。在工艺转移过程中，各个方面的协调锁存状态的系数越小，那么该螺栓旋转越灵活，上部和下部的配合准度越高。当协调锁存状态的系数为0，那么旋转螺栓最灵活，那么传递过程中的误差与该孔轴误差和间隙配合无关，只有和孔轴的直径公差带一半的宽度有关联，这时将保持最高准确度的链接。这是最理想的情况，不过在实际情况中很难做到，但即使这样也应尽量做，超出公差范围内是绝对不允许的。

4.2 装夹变形的检测和控制

部件必须在零件精加工时进行装夹，以保持调整好的状态，抵挡部件精加工时所产生的外力作用，保持部件在机械加工过程中位置的稳定性。然而，飞机部件结构的相对刚性较弱，在加工时夹紧的外力很容易让部件产生塑性变形，薄壁结构，特别是小部件有塑性变形的可能性更大。精加工时，加工构件在夹紧状态下产生弹性变形，放松夹紧后接头会产生一个回弹，这个接头的弹性变形直接成为误差计入部件和形状中，位置和接头不符合外观和形状定位器，或减少吻合度，减少零件精加工的精度，甚至丢失零件精加工作用。因此，在精加工中检测和控制这一过程中由于装夹产生的变形是非常重要的。

5 总结

飞机部件装配精加工是飞机部件装配的重要环节之一，它对提高飞机部件装配准确度和部件间的协调准确度具有十分重要的作用。但要实现飞机部件装配精加工的目的，需要飞机制造工艺人员和飞机结构设计人员统一认识，协同工作。

本文对飞机部件精加工工艺进行了总结、分析、归纳。阐述了飞机部件装配精加工的作用与意义，简单介绍了飞机部件精加工的方式，研究和提出了飞机部件精加工的结构条件，并特别提出了部件精加工时注意的几个问题。

参考文献：

[1]堵鹏.飞机部件装配工艺数模构建技术研究[D].南京航空航天大学，2012.

[2]张开富.飞机部件装配误差累积分析与容差优化方法研究[D].西北工业大学，2006.

[3]高玉卿，李致和，王廷贵，赵立匡.飞机部件装配工艺[J].航空工艺技术，1985，04：31-37，20.

[4]高红.飞机部件柔性装配技术应用及工艺设计[J].航空制造技术，2009，24：80-83，87.

[5]曾六生.飞机部件装配精加工[J].航空制造技术，2002，10：63-66.

[6]胡火群.某型号飞机部件装配的作业分析与研究[D].南京航空航天大学，2006.

[7]周养萍.飞机部件数字化装配技术发展综述[J].航空制造技术，2013，13：52-54.

[8]周养萍，亓江文.飞机部件数字化装配技术研究现状与思考[J].机械制造，2013，08：38-41.endprint

3.2 部件精加工的结构要求

如果部件要进行精加工，那么前提是部件的结构允许采用精加工的方式。

3.2.1 接头孔精加工的要求

对于接头孔的精加工方式，它的结构应有下列要求：①接头孔和接头孔端面应当留有足够的精加工余量，该值应比误差所造成的调整形状的位移要大。②精加工的结构可以被加工刀具所进入。

3.2.2 接头最后安装精加工的要求

而对于采用接头最后安装的精加工方式，它的结构应有下列要求：①接头和组件结构之间应当有重叠、空隙或其他设计补偿，使得它们之间的相对位置也可调节。②接头与结构之间的结构通路连接普通螺栓，铆钉等；当结构是没有路径的连接时，应该是单面连接，如抽钉，高剪切铆钉。

4 飞机部件精加工中须注意的问题

4.1 控制各工艺传递环节的协调准确度

对接协调可以提高零件的精度，除了精加工部件，也严格控制各环节的精度协调方面的准度。在工艺转移过程中，各个方面的协调锁存状态的系数越小，那么该螺栓旋转越灵活，上部和下部的配合准度越高。当协调锁存状态的系数为0，那么旋转螺栓最灵活，那么传递过程中的误差与该孔轴误差和间隙配合无关，只有和孔轴的直径公差带一半的宽度有关联，这时将保持最高准确度的链接。这是最理想的情况，不过在实际情况中很难做到，但即使这样也应尽量做，超出公差范围内是绝对不允许的。

4.2 装夹变形的检测和控制

部件必须在零件精加工时进行装夹，以保持调整好的状态，抵挡部件精加工时所产生的外力作用，保持部件在机械加工过程中位置的稳定性。然而，飞机部件结构的相对刚性较弱，在加工时夹紧的外力很容易让部件产生塑性变形，薄壁结构，特别是小部件有塑性变形的可能性更大。精加工时，加工构件在夹紧状态下产生弹性变形，放松夹紧后接头会产生一个回弹，这个接头的弹性变形直接成为误差计入部件和形状中，位置和接头不符合外观和形状定位器，或减少吻合度，减少零件精加工的精度，甚至丢失零件精加工作用。因此，在精加工中检测和控制这一过程中由于装夹产生的变形是非常重要的。

5 总结

飞机部件装配精加工是飞机部件装配的重要环节之一，它对提高飞机部件装配准确度和部件间的协调准确度具有十分重要的作用。但要实现飞机部件装配精加工的目的，需要飞机制造工艺人员和飞机结构设计人员统一认识，协同工作。

本文对飞机部件精加工工艺进行了总结、分析、归纳。阐述了飞机部件装配精加工的作用与意义，简单介绍了飞机部件精加工的方式，研究和提出了飞机部件精加工的结构条件，并特别提出了部件精加工时注意的几个问题。

参考文献：

[1]堵鹏.飞机部件装配工艺数模构建技术研究[D].南京航空航天大学，2012.

[2]张开富.飞机部件装配误差累积分析与容差优化方法研究[D].西北工业大学，2006.

[3]高玉卿，李致和，王廷贵，赵立匡.飞机部件装配工艺[J].航空工艺技术，1985，04：31-37，20.

[4]高红.飞机部件柔性装配技术应用及工艺设计[J].航空制造技术，2009，24：80-83，87.

[5]曾六生.飞机部件装配精加工[J].航空制造技术，2002，10：63-66.

[6]胡火群.某型号飞机部件装配的作业分析与研究[D].南京航空航天大学，2006.

[7]周养萍.飞机部件数字化装配技术发展综述[J].航空制造技术，2013，13：52-54.

[8]周养萍，亓江文.飞机部件数字化装配技术研究现状与思考[J].机械制造，2013，08：38-41.endprint