第3章飞机结构件制造工艺
模型飞机的构造原理与制作工艺
模型飞机的构造原理与制作工艺模型飞机是一种可以飞行的小型飞机模型，是模型制作爱好者喜欢制作的一种模型。
模型飞机的构造原理和制作工艺十分重要，这不仅关系到模型飞机的飞行性能，也关系到模型制作的难易程度和成品的质量。
一、构造原理模型飞机的构造原理和真实飞机的构造原理相似，主要包括机翼、机身、尾翼、发动机等部分。
1.机翼机翼是模型飞机的主要承载构件，是模型飞机能否起飞和飞行的关键。
机翼主要由前缘、后缘、主梁和副翼组成。
前缘是机翼的前端，通常呈半圆形或锥形，可以减小阻力；后缘是机翼的后端，通常呈平直或斜面状，可以产生升力；主梁是机翼的中央支架，用于支撑机翼的重量和受力；副翼是机翼表面上的小翼，可以调整机翼的升力和飞行姿态。
2.机身机身是模型飞机的主要支撑结构，通常呈流线型，可以减小阻力。
机身主要由前部、中部和后部组成。
前部通常是放置发动机和电池的位置，中部是机身的主要支撑结构，后部是放置尾翼的位置。
3.尾翼尾翼是模型飞机的控制装置，主要包括垂直尾翼和水平尾翼。
垂直尾翼通常位于机尾顶部，可以控制左右方向；水平尾翼通常位于机尾后方，可以控制上下方向。
4.发动机发动机是模型飞机的动力装置，通常是电动机或燃油发动机。
电动机通常使用电池供电，燃油发动机通常使用汽油或航空燃料供电。
发动机的功率和转速决定了模型飞机的飞行性能。
二、制作工艺制作模型飞机的工艺通常分为设计、制造和装配三个步骤。
1.设计设计是制作模型飞机的第一步，通常需要绘制模型飞机的草图或图纸。
设计时需要考虑模型飞机的大小、重量、气动性能等因素，并根据飞机的用途和个人喜好确定机型、机翼形状、机身长度、尾翼大小等参数。
2.制造制造是制作模型飞机的主要步骤，需要选用合适的材料和工具。
常用的材料有木材、聚酯树脂、碳纤维等，常用的工具有锯子、刨子、钳子、飞机模型切割机等。
制造时需要根据草图或图纸将材料切割成需要的形状和尺寸，然后进行打孔、钻孔、粘合等工艺操作，最终制造出机翼、机身、尾翼等部件。
(完整版)飞机制造工艺基础3
一.整体壁板毛坯 主要为铝合金，另有钛合金、镁合金。整体壁板毛坯的主要制造方法： 热摸锻、挤压、自由锻板坯、热轧平板毛坯和特种铸造。
1.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 条间距误差小于0.6mm，锻造斜度小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3万吨压力， 精锻时要5～6万吨。且锻模制造困难、 周期长、劳动量大。如某飞机整体壁板 的锻模重量达50～60吨。 这些问题限制了热模锻方法的广泛应用。
Most authors used in their experimental study on incremental forming regular 3 axis milling machine. Figure 7 presents the incremental forming process.
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.
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 direction according to descending of Ztool and along X- and Y-planes.
飞机结构装配过程简介
基准件定位法
1 简便易行、节省工 装、装配开畅、协调性 好 2 基准件必须具有较 好的刚性和位置准确度
1 有配合关系的、 尺寸或形状相一致的 零件之间的装配 2 与其它定位方法 混合使用
1 单曲度，平滑双曲度 壁板中蒙皮、长桁、框的 装配 2 内部加强件的定位 3 平面组合件非外形零 件的定位 4 组合件与组合件之间 的定位
⑴定位基准－确定结构件在工装上的相对位置； ⑵装配基准－确定结构件之间的相对位置； ⑶测量基准－测量结构件装配位置尺寸的起始位置。
以骨架为基准 在装配过程中，使 用两种装配基准：
误差积累由内向外： 骨架零件外形制造误差 骨架的装配误差 蒙皮的厚度误差 蒙皮和骨架贴合误差 装配后变形
装配孔定位法
装配型架 定位法
在相互连接的零件 （组合件）上，按一 定的协调路线分别制 出孔，装配时零件以 对应的孔定位来确定 零件（组合件）的相 互位置 利用型架定位确定结 构件的装配位置或加 工位置（如精加工台）
1 定位迅速、方便 2 不用或仅用简易 的工装 3 定位准确度比工 装定位的低，比划线 定位的高
1 定位准确度高 2 限制装配变形或强 迫低刚性结构件符合工 装 3 能保证互换部件的 协调 4 生产准备周期长
应用广泛的定位方法， 能保证各类结构件的 装配准确度要求
四、提高装配准确度的补偿方法
在飞机的一些结构复杂、协调尺寸较多的部位， 或是零件、组合件刚度较小其装配变形无法预先 估计的情况下，过分提高制造准确度和协调准确 度，在经济上不合理，在技术上难以达到，因此， 采用补偿方法。 补偿方法就是零件、组合件或部件的某些准确度 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， 最后达到规定的准确度要求。
飞机装配工艺学224
第三章 铆接和铆接结构装配普通铆接概述一、普通铆接的概念和过程普通铆接是指常用的凸头或埋头铆钉铆接，铆接过程为：制铆钉孔－制埋头窝－放铆钉 －铆接。
见课本图。
二、普通铆接的缺点增加了结构重量；降低了强度，容易引起变形；疲劳强度低；密封性能差。
导致其它连接方法迅速发展，如胶接，点焊和胶接点焊等三、铆接的优点连接强度比较稳定；容易检查和排除故障（与胶接焊接比较）；使用工具比较简单，价廉； 适用于比较复杂的结构的连接。
四、铆接的发展1.无头铆钉干涉配合铆接技术可以提高接头的疲劳寿命，满足现代飞机的疲劳性能和密封 性要求。
2.各种形式的自动钻孔设备和铆接设备为不断提高铆接的机械化和自动化程度，提高铆接 质量提供了条件。
第一节 普通铆接工艺过程一、钻孔和锪窝1.对铆钉孔的要求1.1 铆钉孔的质量要求孔径公差 1.2 孔的椭圆度 1.3孔的垂直度 1.4孔边毛刺 1.5 孔的粗糙度1.2 不同直径的铆钉孔的加工方法d<5mm 钻孔、扩孔; d>6mm 或夹层厚度>15mm 钻孔、扩孔、铰孔。
2.影响钻孔质量的主要因素教案1.1 工件材料 1.2 钻头转速、 1.3 进刀量 1.4刀具的锋利程度2.确定铆钉孔的位置2.1 铆钉孔位置包含内容边距、排距（行距）、 孔距2.2 铆钉孔钻孔的方法1）按划线钻孔（ 钻孔的方向）2）按导孔钻孔——导孔通常是制在孔的边距较小、材料较硬或较厚的零件上，在零件制造 阶段就制出，装配定位后，钉孔按导孔钻出 。
例如蒙皮和长桁的铆钉孔，是按长桁的导孔 钻出。
3）按钻模钻孔3.锪窝3.1 埋头窝的深度要求埋头窝的深度为负差，铆后铆钉头只允许铆钉头高出蒙皮表面。
3.2 埋头窝的制作方法一般使用锪窝方法，锪窝有专用的锪窝钻。
为保证埋头窝深度公差，应采用能限制窝深的锪 窝钻套。
当蒙皮厚度<0.8mm 时采用冲窝方法。
二、制孔工具设备1.风钻以压缩空气为动力，将高压空气经导管进入机身汽缸，推动活塞做高速往复运动，打击并 回转钻杆。
第3章 飞机结构件制造工艺(共105张PPT)
3.1 概述
过去飞机机体主要局部都由钣金零件装配而成，而后来随着飞 机性能的不断提高，整体结构〔integral structure〕日益增多 。由于整体框、梁、肋的出现及整体壁板结构的广泛应用，机 械加工零件的类型和品种日益增加，在某些类型飞机的生产中 ，机械加工零件所占劳动量比重已超过钣金成形零件，而且飞 机工厂设备和厂房布局也由此相应有所改变。例如协和号超音 速客机的整体结构件占机身重量的65% 整体结构件主要有：
3.3 整体壁板的制造
3.3 整体壁板的制造
3.3.1整体壁板的类型
〔1〕按筋条在腹板上的分布特点分类
平行筋条类
放射筋条类
网格筋条类
平行放射筋条类
点辐射筋条类
3.3.1整体壁板的类型
〔2〕按横向剖面形状分类
3.3.2整体壁板的制造过程
方案一：毛坯生产〔制坯〕后 先进行切削加工，经过矫正， 然后成形加工，最后光整加工 和外表处理。
3.3.3整体壁板的切削加工
为了更合理地采用数控加工，在选择数控方法来加工零件时应考 虑以下的一些因素：
零件几何形状的复杂程度如何？是否便于用数学方法定义其外 表？ 零件几何的形状要求刀具做几坐标联动？
采用数控能节省多少夹具、靠模、模具等工艺设备？
要求缩短的加工周期和提高的加工质量。 管理人员和设备条件如何？
数控加工过程：
五坐标数控龙门铣
五坐标数控高速壁板铣
六坐标卧式数控铣镗床
数控激光样板切割机
数控加工设备的控制方式
伺服系统的驱动方式
开环控制方式
飞机机翼制造方案及工艺方法
飞机机翼制造方案及工艺方法1. 引言本文档介绍了一种飞机机翼的制造方案及工艺方法。
机翼作为飞机的重要部件，对于飞行性能和安全性至关重要。
因此，在制造机翼时需要采用可靠的方案和高效的工艺方法。
2. 制造方案2.1 机翼结构设计首先，需要设计合适的机翼结构。
该结构应考虑到机翼的载荷分布、气动特性和材料力学性能等因素。
通过使用CAD软件和有限元分析方法，可以进行结构设计和优化。
2.2 材料选择选择适当的材料对于机翼制造非常重要。
一般而言，常见的材料包括铝合金、复合材料等。
根据不同飞机类型和设计要求，选择合适的材料。
2.3 制造工艺流程制造工艺流程也是制造机翼的关键因素。
该流程应包括以下步骤：- 材料准备和切割：根据机翼的尺寸和形状要求，准备合适的材料，并进行切割。
- 成型和冷弯：通过成型工艺和冷弯工艺，使材料成型成机翼的曲线形状。
- 拉伸和压缩：使用拉伸和压缩工艺，进一步调整材料形状并提高机翼的强度和稳定性。
- 铆接和焊接：通过铆接和焊接将机翼各部分连接起来，形成整体结构。
- 表面处理和涂装：对机翼进行表面处理和涂装，保护材料和提高外观质量。
3. 工艺方法3.1 先进制造技术为了提高机翼的制造效率和质量，可以采用一些先进的制造技术，如机器人自动化技术、3D打印技术等。
这些技术可以减少人工操作，提高精度和一致性。
3.2 质量控制对于机翼制造，质量控制至关重要。
通过采用严格的质量控制措施，如检测技术、错误预防和纠正措施等，可以确保机翼达到设计要求并符合航空标准。
4. 结论本文提出了一种飞机机翼的制造方案及工艺方法。
通过合适的机翼结构设计、材料选择和先进的制造技术，可以有效提高机翼的制造效率和质量，满足飞机飞行性能和安全性的要求。
参考文献：[1] Smith, J. Aircraft Wing Design. AIAA, 2010.[2] Johnson, R. Advanced Manufacturing Techniques for Aerospace Industry. Springer, 2018.。
飞机制造工艺流程概览
飞机制造工艺流程概览航空工业作为现代工业化的重要组成部分，其发展与飞机制造工艺密不可分。
飞机制造工艺流程是指将设计好的飞机型号逐步转化为产品的一系列步骤。
本文将从飞机设计、结构制造、系统组装和测试验收等方面，对飞机制造工艺流程进行概述。
一、飞机设计飞机设计是整个制造过程的核心环节。
在这个阶段，飞机的外形、气动、结构、系统等参数都要进行全面考虑。
首先是进行总体设计，确定飞机的类型、用途、性能指标等，然后进行气动设计，确定飞机的主翼、尾翼、机身等外形参数。
接下来是结构设计，包括主翼、尾翼、机身等部位的强度、刚度、耐久性等设计。
最后是系统设计，包括发动机、供电、航电、防冰等系统的设计。
设计好的飞机参数将成为后续制造工艺的基础。
二、结构制造结构制造是将设计好的飞机外形和结构参数转化为实际的零部件和组件的过程。
这个阶段有许多不同的工艺，如下面所述：1. 主翼制造：主翼是飞机的重要组成部分，一般是由铝合金和复合材料制成。
首先是用金属材料进行钣金加工，包括剪切、冲孔、折弯等步骤。
然后是铆接工艺，将各个结构件进行连接。
最后是复合材料的制造和成型，将复合材料纤维与树脂进行混合，再经过模具成型。
2. 机身制造：机身是飞机的主体部分，起承载和保护作用。
机身的制造采用类似的工艺，如钣金加工、铆接和焊接等，但由于机身尺寸较大，需要更复杂的工艺和设备。
3. 尾翼制造：尾翼的制造过程与主翼类似，同样包括钣金加工、铆接和复合材料制造等步骤。
但由于尾翼的形状和尺寸不同，会有一些独特的工艺要求。
4. 其他零部件制造：除了主翼、机身和尾翼，飞机还包括许多其他的零部件，如起落架、舵面、进气口等。
这些零部件的制造也需要各自的特定工艺，包括锻造、铸造、注塑成型等。
三、系统组装在结构制造完成之后，飞机的各个系统将会被组装到结构上。
这个过程需要精确的操作和配合，确保各个系统能够正常工作。
1. 发动机组装：飞机的发动机是提供动力的关键部件。
发动机的组装包括各种部件的安装，并进行针对性的调试和测试。
飞机的材料与结构课件
金属结构
金属结构是最常见的飞机结构类型，如铝合金和钛合金。
复合材料结构
复合材料结构由多种材料组成，如碳纤维增强复合材料和玻璃纤 维增强复合材料。
混合结构
混合结构结合了金属和复合材料的优点，以提高飞机的性能和寿 命。
飞机结构设计的要求
强度要求
飞机结构设计必须能够承受飞 行过程中的各种载荷，如重力
、气动力和发动机推力等。
为所需的复合材料结构件。
复合材料的增强材料制备
根据需要，选用玻璃纤维、碳纤维等 增强材料，并将其进行表面处理。
复合材料的后处理
对复合材料结构件进行切割、打磨、 钻孔等加工，以满足飞机结构的装配 需求。
05
飞机结构的制造技术
飞机部件的加工与装配
飞机部件的加工
飞机部件的加工涉及到精密的机械加工和特种加工技术，如铣削、车削、磨削 等，以保证部件的尺寸精度和表面质量。
钛合金
钢
钛合金具有高强度、耐高温和良好的耐腐 蚀性，常用于制造飞机发动机部件和高温 部位结构。
在一些特殊情况下，如起落架和部分承力 结构，飞机仍使用钢材。
飞机材料的要求
高强度
飞机材料必须能够承受 飞行过程中的高应力。
轻质
为了提高燃油效率和飞 行性能，飞机材料应尽
可能轻。
耐腐蚀性
飞机材料必须能够经受 各种恶劣环境的影响， 如海洋、沙漠和高山等
。
可加工性
飞机材料应具有良好的 可加工性，以便于制造
和维修。
飞机材料的现状与发展
现状
铝合金和复合材料是目前飞机制造中最常用的两种材料。随 着技术的发展，复合材料的用量逐渐增加，部分传统金属材 料的使用量逐渐减少。
发展
未来飞机材料的发展将更加注重环保、可持续性和降低成本 。新型材料如碳纤维增强塑料（CFRP）和其他复合材料将继 续得到广泛应用。同时，金属材料也将通过改进工艺和合金 成分等方式进一步提高性能和降低成本。
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尺寸大：大型的整体壁板有的长达30m左右 ，毛坯重3～4 t， 大型机身整体框约6×3m，毛坯重约2t，小型机身框约2×2m， 毛坯重1t，必须配置大型机加机床和相应的装卸、搬运等设备。
形状复杂：整体结构件多数为板块状，其轮廓外形部位一般均 与飞机机体复杂的外形有关，如梁、框、肋等平面零件周边外 形角度变化较大，具有空间立体形状的骨架零件的外形一般为 复杂立体曲面。内部结构多为纵横交错的筋条。因此，加工的 开敞性差，工作量大，加工技术难度大 一个中等复杂的整体结构件的加工工序约需要100道以上，按40
飞行器制造技术基础
第3章 飞机结构件制造工艺
徐岩
航空宇航制造工程系
17.10.2020
1
本章内容
3.1 概述 3.2 飞机整体结构主要工艺特点 3.3 整体壁板的制造 3.4 框、肋、梁类整体零件的制造 3.5 大型骨架类零件的制造 3.6 挤压型材和桁条零件的机械加工 3.7 数控加工技术
3.1 概述
装配后变形小，可使部件成本降低50%左右。
3.1 概述
飞机整体结构件的主要类型有： （1）整体壁板 （2）整体梁类零件。 （3）整体框、肋类零件 （4）整体骨架类、接头类零件 （5）挤压型材和变截面桁条类零件
格鲁门 公司的F—14 战斗机采用 的整体壁板 是用钛合金 制造的，它 的蒙皮壁板 与变后掠用 的转轴接耳 构成一体 。
整体梁
整体框
飞机上典型整体框
幻影F1机身框
幻影F1机身框，整体框是由尺寸为1.8×2m，厚80mm的轧 制板坯整体切削加工出来的，框与加强条构成一个整体， 加工后的成品重量只有毛板坯重量的10%。这种大型整体 框若采用旧式钣金结构，则所用零件约为1000件（包括连 接件），所需铆接工时为100～150h
铝合金整体结构件的毛坯有模锻和预拉伸厚板材两种。 平面类整体壁板、框、肋、梁的铝合金零件大部分采用 预拉伸的厚板材，在板材厚度允许的情况下，尽量不采 用模锻毛坯。其主要原因是：
模锻毛坯需要较高的模具费用 模锻毛坯成形过程中残留的内应力大，工序和工时都 增多，周期也延长 模锻毛坯，经切削加工后与预拉伸板材切削加工后的 强度性能相比提高并不显著
结构件加工不但形位精度要求高，而且有严格的重量控制 和使用寿命要求。由于现代飞机性能的不断提高，整体结 构件成为广泛采用的主要承力构件。
3.1 概述
过去飞机机体主要部分都由钣金零件装配而成，而后来随 着飞机性能的不断提高，整体结构（integral structure） 日益增多。由于整体框、梁、肋的出现及整体壁板结构的 广泛应用，机械加工零件的类型和品种日益增加，在某些 类型飞机的生产中，机械加工零件所占劳动量比重已超过 钣金成形零件，而且飞机工厂设备和厂房布局也由此相应 有所改变。例如协和号超音速客机的整体结构件占机身重 量的65% 整体结构件主要有：
轰六整体壁板在飞机上的位置
Байду номын сангаас
ARJ21飞机机翼下中壁板零件
ARJ21飞机机翼下中壁板零件。壁板由21个口框 、口框加强区、肋加强 区、长桁加强区、双向削斜变厚度蒙皮等构成，各加强区形成纵横交错的 网状结构，加强区厚度和口框面积占整个壁板面积的46％，壁板最厚处达 11.8mm，而最薄处仅2mm。
天窗、座舱骨架 天窗、座舱骨架为全数控加工的双曲线
外形，骨架结构大部分为变截面、变角度 的扭曲框架和接头。从零件结构上分析， 属于多曲面、变斜面、薄壁类零件，加工 后极易发生变形。用传统加工手段根本无 法加工成型，只有采用五坐标高速数控加 工技术才能完成。
3.2 飞机整体结构件主要工艺特点
③ 整体结构件的材料大部分采用航空用的铝合金，高强度 合金钢、钛合金和复合材料 。
JSF整体框的位置 JSF整体框
其它整体骨架件
天窗、座舱骨架 双曲线外形，骨架结构大部分为变截面、变角度的扭曲框架和接头
3.2 飞机整体结构件主要工艺特点
① 飞机整体结构件的外形多数与飞机外形有关，有复杂的 装配协调关系，精度要求较高。 对薄蒙皮和铆接骨架的分散式结构：
薄蒙皮刚性很差，蒙皮和贴合的骨架的配合允许有较大容差， 如歼击机为±0.25mm，在装配应力不是很大的情况下，可 以装配出合格的产品
蒙皮件 + 骨架件 ==〉整体壁板 骨架件 + 骨架件 ==〉整体梁、框、肋等
3.1 概述
飞机制造业之所以为什么大量采用整体结构件，主要是由 于整体结构件与旧式铆接结构相比有如下优点：
（1）气动性能方面：外形准确，对称性好； （2）强度方面：刚性好，比强度高，可减轻重量（约
15%~20%），气密性好； （3）工艺和经济效益方面：大大减少零件和连接件数量，
架一批，每批的制造工时达10万小时，制造周期需10～12个月。
整体壁板 壁板的外形尺寸大，壁板变厚度、非
等截面，成型后底面壁薄、筋条高、结构 网络化，加工完成后材料去除率大，易发 生变形。
梁、框、肋零件的腹板、筋和外形缘条最小厚度仅有1～2mm，不易装夹， 铣切加工时，零件易振动，如是锻件毛坯，加工后变形量大，若加工的工步和 切削参数选用不当，板面的翘曲可达几十mm。
飞机整体结构件是构成飞机机体骨架和气动外形的重要组 成部分，它们品种繁多、形状复杂、材料各异。为了减轻 重量，进行等强度设计，往往在结构件上形成各种复杂型 腔。与一般机械零件相比，加工难度大，制造水平要求高。 例如壁板、梁、框、座舱盖骨架等结构件由构成飞机气动 外形的流线型曲面、各种异形切面、结合槽口、交点孔组 合成复杂的实体。
对骨架和蒙皮均为大厚度的整体结构：
若蒙皮和贴合的骨架有较大的装配间隙，就会发生很大的装 配应力，从而产生应力腐蚀，甚至会导致飞机强度和寿命的 降低。如在组装时加相应尺寸的调整垫片作为补偿，装配工 时增多，周期延长，加垫过多也会影响结构强度和飞机寿命。
因此，整体结构件精度要求较高
3.2 飞机整体结构件主要工艺特点
3.2 飞机整体结构件主要工艺特点
目前，整体结构件发展中存在一些问题：
① 为了切除大量金属，必须配备价格昂贵的大型设备以及 大型加工专用机床；