王珉,陈文亮,郝鹏飞-飞机数字化自动钻铆系统及其关键技术_王珉
1 所示。
于实现较大铆接力。
以实现超级壁板的钻铆；机身半筒
典型的五坐标全自动托架由 X、
弱点为能加工壁板的弧度相对 段环铆系统可以实现超过 180°半筒
Y、两个 Z 轴和一个 A 轴组合实现 X、 较小（一般小于 60°）；产品上下架时 段环铆。
Y、Z、A（绕 X 轴旋转）、B（绕 Y 轴旋 间设备闲置，不利于自动化设备效率
（4）送钉插钉精度和插入、顶紧 对紧固件信息的定义必须严格规范。 部的技术升级。尤其是对于龙门式
力的提供。
目前国外主流飞机制造商均有规范 钻铆系统和内外双机器人钻铆系统，
（5）铆接力和行程的控制。
的定义，国内近年也重视这项工作， 其合理应用还涉及定位方法和基准
复杂钻铆功能末端执行器设计 目前 MBD 技术规范体系已经初步形 选择、生产线规划、部件的装配质量
弱点为产品复杂、控制难度大、
转）五坐标定位功能。
的发挥。
成本相对较高，龙门系统的 A、B 角
典型的自动钻铆机由设备本体
全自动托架自动钻铆系统适用 运动不利于实现较大的铆接力。机
（C 框或 D 框）、上下钻铆功能执行器 于壁板装配，尤其是机翼壁板的装 身半筒段环铆系统钻铆效率相对较
（末端执行器）组成，实现钻孔、锪窝、 配。
（1）短 期 内 通 过 采 用 成 熟 国 外 运动控制系统，实现功能精度为主要 目标，如 MPAC 采用的西门子 840D；
（2）长 期 目 标 是 通 过 自 主 研 发 运动控制系统，降低成本，获取更好 的定制性能，同时取得自主知识产权 的控制系统。 3 复杂钻铆功能末端执行器设计
技术 3 种形式自动钻铆系统都必须 用到末端执行器，考虑飞机装配连接 的零部件特点和装配精度要求，末端 执行器的研制面临很多技术难点从 而成为一项关键技术。主要体现在： （1）飞 机 装 配 的 锪 窝 精 度 要 求 很高。这种精度要求体现在从蒙皮
行器。
件，选用不同的系统。
统。
4 离线编程和仿真技术
总的来说，对于需要采用高压铆
图2 南京航空航天大学研制的龙门钻铆系统
因此高负载高刚性大运动场定 位机构结构设计技术成为一项关键 技术。该项关键技术的解决，需要通 过：
（1）进行力学分析，设计合理的 机构受力形式；
（2）进 行 传 动 机 构 消 隙 处 理 和 静 态 自 锁 设 计，保 证 其 精 度 和 稳 定 性；
（3）采 用 有 限 元 分 析 优 化 的 手 段，设计出合理的结构尺寸。 2 复杂运动多轴同步运动控制技术
内外双机器人筒段钻铆系统主 要系统供应商有美国 EI 公司、意大 利 B&C 公司等。该系统较为复杂， 市场需求相对不够旺盛，因此应用相 对较少。国内目前未见相应系统的 研发。
优势为自动化程度高，往往还可 以实现角片等部件自动定位功能。
弱点为产品复杂，控制难度大， 成本相对较高，龙门系统的 A、B 角 运动不利于实现较大的铆接力。钻 铆效率相对较低。
高，超级壁板拼接、甚至机身筒段装 配也开始应用自动钻铆系统 [1-4]。自 动 钻 铆 系 统 的 发 展 和 应 用，体 现 了 飞机装配的自动化、数字化、柔性化 和集成化趋势。其中主要体现在当 前主流自动钻铆系统均采用数字量 传递的数控技术，除了本身适应一定 尺寸范围的产品装配以外，还可以配 套柔性工装来提升整个系统的柔性， 而工装本身也可以是数控的自动化 工装，配合检测设备（激光跟踪仪等） 与钻铆机集成为有机整体。本文将 在论述当前典型的自动钻铆系统的
公司机身环铆系统等。
国内目前研制龙门式自动钻铆
系 统 未 见 报 道，目 前 南 京 航 空 航 天
大学在建的龙门式自动钻铆系统如
图龙门系统只实现了 X、Y、Z、A
四坐标定位，B 角由 Pogo 柱托架来
实现。该系统主要用于教学和科研
试验，从技术的角度可以增加一个 B
基于全自动托架的自动钻铆系
80 航空制造技术·2013 年第 1/2 期
大飞机数字化装配技术 Digital Assembly Technology for Large Aircraft
龙门式自动钻铆系统主要系统
供应商有美国 EI 公司的龙门立式自
动钻铆系统、德国宝捷公司龙门卧式
自动钻铆系统（MPAC）[2]、德国宝捷
使末端执行器的设计需要采用模块 够高效率、高质量的装配、连接得到 这就需要通过对关键技术的研究，掌
化的设计理念、精巧的机构设计和基 广泛的应用。3 种形式的自动钻铆 握核心能力，提升国内飞机装配的自
于有限元的结构优化等方法。图 3 系统有各自的特点和优势，在应用上 动化水平。相信不久的将来，国内将
为南京航空航天大学设计的末端执 可以根据飞机产品的特点和生产条 采用更多自主研发的自动化装配系
的因素。
（2）孔 位 检 测 精 度 要 求。 孔 位
检测精度涉及整个制孔坐标系的确
定，也就决定了孔位精度。
（3）法 向 检 测 精 度 和 传 感 器 标
定。决定了制孔垂直度，是制孔最重
要的性能指标之一，要考虑传感器精 度、传感器布置和传感器标定等多种 因素。
（a）上末端执行器
（b）下末端执行器
图3 南京航空航天大学设计的末端执行器
论坛 FORUM
飞机数字化自动钻铆系统 及其关键技术
Aircraft Automatic Drilling and Riveting System and Its Key Technology
南 京 航 空 航 天 大 学 机 电 学 院 王 珉 陈文亮 郝鹏飞 上海飞机制造有限公司航空制造技术研究所 姜丽萍 王宇波 蒋红宇
基础上，总结其研制所需的主要关键 技术。
飞机自动钻铆系统及应用
当前飞机自动钻铆系统主要由 3 种典型形式：基于全自动托架的自 动钻铆系统（包括 C 型和 D 型钻铆 系统），龙门式自动钻铆系统（包括龙 门卧式、龙门立式钻铆系统、机身半 筒 段 环 铆 系 统）和 内 外 双 机 器 人 筒 段钻铆系统。 1 基于全自动托架的自动钻铆系统
王 珉 南京航空航天大学机电学院航空
宇航制造工程系教师。主要从事飞机 自 动 化 装 配 工 艺、飞 机 自 动 化 装 配 系 统等方向的研究。
飞机装配技术面临着自动化、数 字化、集成化和柔性化的发展趋势， 面对日益激烈的竞争，在研制飞机自 动化装配系统时需要综合考虑装配 效率、系统柔性和设备成本等因素。 作为最早实现的领域，壁板自动钻铆 成为飞机自动化装配最成熟、应用最 广泛的领域。随着自动化程度的提
京航空航天大学等开展了相应的研 适合壁板钻铆后组成机身半筒段的
从结构上，内外双机器人筒段钻
究。但国内目前没有成熟的产品出 环铆。
铆系统与龙门立式钻铆系统更像，只
2013 年第 1/2 期·航空制造技术 81
论坛 FORUM
是由于用于筒段装配的原因，无法将 内外机器人通过龙门架连成一体，内 外双机器人 X 方向同步控制更加复 杂而已。
钻铆机器人一起均能实现 X、Y、Z、A
（集团）有限责任公司、西安飞机工业
龙门卧式钻铆系统有一种特殊 （绕 X 轴 旋 转）、B（绕 Y 轴 旋 转）五
（集团）有限责任公司、沈阳飞机工业 的形式机身半筒段环铆系统，该系统 坐标定位，从而配合实现制孔连接功
（集团）有限公司、西北工业大学、南 龙门结构采用圆弧状环形龙门结构， 能。
龙门钻铆系统、内外双机器人筒 段 钻 铆 系 统 对 此 技 术 要 求 更 高，基 于全自动托架的自动钻铆系统次之。 为实现五坐标定位，不同的钻铆系统 采用不同的控制轴来实现，但由于上 下末端执行器制孔连接的同轴度要 求很高，这就需要多运动轴进行同步 运动控制，使该项技术成为一项关键 技术。
以龙门卧式自动钻铆系统为例， 为保证上下末端执行器制孔连接的 同 轴 度，至 少 要 保 证 上 下 末 端 执 行 器运动 X 坐标、Y 坐标、Z 坐标和 A、 B 角保持协调，除了机构本身的精度 外，这 对 控 制 系 统 提 出 了 极 高 的 要 求。该项关键技术的解决，需要通过 两条途径：
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大飞机数字化装配技术 Digital Assembly Technology for Large Aircraft
表面开始，锪窝深度有严格的技术要
求。这造成了除对主轴 Z 向进给提
出了很高的要求外，对蒙皮表面的检
测精度也同样提出了很高要求，制孔
时蒙皮表面受压变形成为无法忽略
低。
送钉、插钉、顶紧、连接（铆接或螺接） 2 龙门式自动钻铆系统
龙门自动钻铆系统适用于壁板
和端头铣平等功能。
龙门式自动钻铆系统，包括龙门 装配，龙门立式钻铆系统适合机翼壁
基于全自动托架的自动钻铆系 式五坐标定位系统、末端执行器和柔 板装配，龙门卧式钻铆系统适合机身
统主要系统供应商有美国的捷姆科 性工装组成。根据工件摆放位置（也 壁板、超级壁板的装配，机身半筒段
公司（C 型自动钻铆系统）、德国的宝 决定末端执行器的位置）可以分为 环铆系统适合机身半筒段环铆。
捷公司（C 型和 D 型自动钻铆系统） 卧式和立式 2 种。
3 内外双机器人筒段钻铆系统
等。国外已经形成了比较成熟的产
龙门式自动钻铆系统的末端执
内外双机器人筒段钻铆系统包
品，大量应用于波音、空客等飞机制 行器和基于全自动托架的自动钻铆 括两套平行的刚性支撑轨道，一套在
是自动钻铆系统最核心的技术之一， 成。
及变形控制、工装开敞性和柔性要求
孔位检测、法向检测、制孔、锪窝、送 钉、插入紧固件、顶紧、铆接（螺接）、
结束语
等多项关键问题，需要整个设计、制 造和装配工艺协调发展。
铣平、换刀、换铆模等众多功能集中
自动化装配是飞机装配技术的
王珉,陈文亮,郝鹏飞-飞机数字化自动钻铆系统及其关键技术_王珉
低。
送钉、插钉、顶紧、连接（铆接或螺接） 2 龙门式自动钻铆系统
龙门自动钻铆系统适用于壁板
和端头铣平等功能。
龙门式自动钻铆系统，包括龙门 装配，龙门立式钻铆系统适合机翼壁
基于全自动托架的自动钻铆系 式五坐标定位系统、末端执行器和柔 板装配，龙门卧式钻铆系统适合机身
统主要系统供应商有美国的捷姆科 性工装组成。根据工件摆放位置（也 壁板、超级壁板的装配，机身半筒段
王 珉 南京航空航天大学机电学院航空
宇航制造工程系教师。主要从事飞机 自 动 化 装 配 工 艺、飞 机 自 动 化 装 配 系 统等方向的研究。
飞机装配技术面临着自动化、数 字化、集成化和柔性化的发展趋势， 面对日益激烈的竞争，在研制飞机自 动化装配系统时需要综合考虑装配 效率、系统柔性和设备成本等因素。 作为最早实现的领域，壁板自动钻铆 成为飞机自动化装配最成熟、应用最 广泛的领域。随着自动化程度的提
内外双机器人筒段钻铆系统主 要系统供应商有美国 EI 公司、意大 利 B&C 公司等。该系统较为复杂，内目前未见相应系统的 研发。
优势为自动化程度高，往往还可 以实现角片等部件自动定位功能。
弱点为产品复杂，控制难度大， 成本相对较高，龙门系统的 A、B 角 运动不利于实现较大的铆接力。钻 铆效率相对较低。
的因素。
（2）孔 位 检 测 精 度 要 求。 孔 位
检测精度涉及整个制孔坐标系的确
定，也就决定了孔位精度。
（3）法 向 检 测 精 度 和 传 感 器 标
定。决定了制孔垂直度，是制孔最重
要的性能指标之一，要考虑传感器精 度、传感器布置和传感器标定等多种 因素。
（a）上末端执行器
（b）下末端执行器
图3 南京航空航天大学设计的末端执行器
《2024年度一种3自由度自动钻铆机构的运动学分析与优化设计》范文
《一种3自由度自动钻铆机构的运动学分析与优化设计》篇一一、引言随着制造业的飞速发展，对于机械装置的性能与精度的要求不断提高。
3自由度自动钻铆机构作为一种广泛应用于航空航天等高精度加工领域的关键设备，其性能与稳定性的重要性不言而喻。
本文将对一种3自由度自动钻铆机构的运动学进行分析，并对其设计进行优化，以提高其工作效率和精度。
二、3自由度自动钻铆机构概述3自由度自动钻铆机构主要由驱动系统、执行机构、传感器等部分组成。
该机构具有沿X轴、Y轴和Z轴的移动能力，能够实现对工件的精确定位和钻铆操作。
该机构广泛应用于航空航天、汽车制造等领域，具有较高的加工精度和效率。
三、运动学分析1. 坐标系建立为了便于分析和计算，首先建立笛卡尔坐标系。
原点O设定为机构初始位置，X轴、Y轴和Z轴分别代表机构的三个移动方向。
2. 运动学模型建立根据机构的运动特点，建立相应的运动学模型。
该模型应包括机构的各个部件的尺寸、位置、速度和加速度等参数。
通过该模型，可以分析机构的运动轨迹、速度和加速度等运动特性。
3. 运动学仿真与分析利用运动学仿真软件对机构进行仿真分析。
通过输入机构的各项参数，可以得到机构在各个方向上的运动轨迹、速度和加速度等数据。
通过对这些数据的分析，可以评估机构的性能和稳定性。
四、优化设计1. 设计目标与约束条件根据实际需求，确定优化设计的目标。
例如，提高机构的加工精度、降低能耗、提高工作效率等。
同时，需要考虑机构的尺寸、重量、成本等约束条件。
2. 优化算法选择根据设计目标和约束条件，选择合适的优化算法。
例如，遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等。
这些算法可以通过搜索空间中的最优解来提高机构的性能。
3. 优化设计实施利用优化算法对机构进行优化设计。
通过调整机构的尺寸、形状、材料等参数，使机构达到最优的性能。
在优化过程中，需要不断进行仿真分析和实验验证，以确保设计的可行性和有效性。
五、实验验证与结果分析1. 实验装置与方案为了验证优化设计的有效性，搭建实验装置并进行实验。
飞机数字化装配技术发展现状
飞机数字化装配技术发展现状陈文亮;潘国威;丁力平【摘要】近年来,随着飞机制造技术的不断发展,以数字化、柔性化为特征的飞机先进装配技术已成为航空制造企业的发展追求.基于数字量协调技术,已突破飞机制造过程中自动化的工艺规划、检测、定位、制孔和铆接等技术,实现了飞机制造的自动化装配.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2016(000)008【总页数】5页(P26-30)【关键词】飞机装配;工艺规划;定位;制孔;铆接;集成控制【作者】陈文亮;潘国威;丁力平【作者单位】南京航空航天大学机电学院,南京210016;南京航空航天大学机电学院,南京210016;南京航空航天大学机电学院,南京210016【正文语种】中文陈文亮南京航空航天大学机电学院教授，博士生导师。
主要从事飞机自动化装配技术及装备研究。
飞机产品结构复杂、零件数目较多、协调关系复杂，使得飞机装配工作占飞机制造的50%～60%[1-2]。
飞机装配涉及大量工装设备，装配环节较多且工艺要求较高，因此，飞机装配是整个飞机制造过程中的关键和核心。
为了改善传统装配工装准备周期长、柔性差和占用空间多等缺点，国内外航空制造研究机构及企业，已经开展了大量关于飞机数字化柔性装配技术的研究工作。
近年来，以波音、空客为代表的欧美先进航空企业在飞机装配领域取得了长足的进步。
在波音 777、波音 787、A380、F-22和F-35等机型的研制过程中大量使用了数字化设计技术、柔性化装配工装技术、自动化钻铆技术、数字化检测技术等，大大提高了飞机的装配效率，有效保证了装配质量[3-4]。
飞机先进装配技术及装备是保证飞机研制质量与效率的关键环节。
对飞机产品而言，无论是组件、部件还是大部件的数字化装配过程，其关键装配环节都可以简化为[5]：工件定位装夹、制孔、铆接（螺接）、检测等过程，即由以下若干关键技术与装备组成：（1）工艺规划技术与仿真。
（2）数字化测量技术与装备。
（3）柔性装配工装技术与装备。
王珉,陈文亮,张得礼-飞机轻型自动化制孔系统及关键技术
因此针对飞机装配的需求，设计 性较好的成熟国外运动控制系统，实
飞机产品具有零件多、尺寸大、刚
合理的高负载高刚性运动机构结构成 现功能精度为主要目标，图 4 是南京 性差、曲面复杂、精度要求高等特点，
为一项关键技术。
航空航天大学和上飞公司联合研制的 且批量相对小。因此自动化装配对设
该项关键技术的解决，需要通过： 自主移动制孔系统所采用的控制系 备精度要求高，因此精度补偿和离线
2012 年第 19 期·航空制造技术 41
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知识产权的控制系统。
3 精密制孔末端执行器设计技术
3 种形式自动制孔系统都必须用
到末端执行器，相对而言，工业机械臂
由于刚性相对较弱，自主移动式制孔
系统对整体重量要求更高，所以对末
端执行器结构重要优化的需求更大。
仅仅从制孔的功能而言，轻型自
每个框架均配备 4 个真 所知，关键技术主要有以下方面。
EI、AIT、宝捷公司都有成熟的系 空吸盘足。出于行走过程中的安全性 1 高负载高刚性运动机构结构设计
统，大量应用于波音、空客等飞机的装 考虑，内外框架的足配备两套独立的
技术
配制孔。国内北京航空制造工程研究 真空系统，使得任何时候，都能至少有
自主移动式自动化制孔系统对此
飞机装配技术面临着自动化、数字化和柔性化的发展趋 势，面对日益激烈的竞争，在研制飞机自动化装配系统时需 要综合考虑装配效率、系统柔性、设备成本等因素。与壁板 自动化装配常用自动钻铆系统不同，自动化制孔系统更常用 于部段总装和部件对接，这些位置由于开敞性问题往往只适 合采用自动化制孔的方法。轻型自动化制孔系统是在装配 效率、系统柔性和设备成本之间折衷的一种方案，受到国内 外业界的普遍重视。
面向飞机自动化装配的单向压紧制孔毛刺控制技术
飞机结构连接采用的主要方法是机械连接，一架大型飞机上大约有150万~200万个铆钉和螺栓。
传统的飞机装配是采用手工装配的方法，其制孔过程是先对装配件钻初孔，之面向飞机自动化装配的单向压紧制孔毛刺控制技术南京航空航天大学机电学院 王 珉 薛少丁 陈文亮上海飞机制造有限责任公司航空制造技术研究所 陈 磊 蒋红宇 采用自动化制孔技术不仅仅是对传统工艺的自动化改造，而是进行装配工艺的整体提升，传统手工装配工艺中，拆开去毛刺和涂胶固化过程，都无法简单实现自动化，因此先进自动化装配技术采用无毛刺制孔工艺和湿胶装配方法，以真正实现自动化制孔工艺。
王 珉博士，中国商飞博士后，南京航空航天大学机电学院航空宇航制造工程系教师。
主要从事飞机装配工艺、自动化装配系统、信息系统开发与应用等方向的研究。
One-Side Pressed Burrless Drilling Technology forAircraft Automatic Assembly命和装配生产率。
我国大型运输机和大型客机项目要想达到高质量、高安全性、高效率等指标，也必须大量采用先进的自动化装配技术，使主要机体结构的装配以自动制孔和自动铆接工艺为主，取代手工作业方式。
采用自动化制孔技术不仅仅是对传统工艺的自动化改造，而是进行装配工艺的整体提升，传统手工装配工艺中，拆开去毛刺和涂胶固化过程，都无法简单实现自动化，因此先进自动化装配技术采用无毛刺制孔工艺和湿胶装配方法，以真正实现自动化制孔工艺。
需要说明的是，本项后拆开去毛刺，然后涂胶固化，最后扩铰孔。
对于飞机装配的制孔量来说，这种方法的质量和精度都不尽人意，效率低，使得飞机装配的周期和成本占用飞机制造中较大比例。
为了满足现代飞机高寿命的要求（世界上许多先进飞机的疲劳寿命已达到8万飞行小时）并降低装配周期，首先要保证机械连接的质量和效率，因此需要采用先进自动化装配系统来提高装配的质量、精度和效率。
国外先进飞机制造商广泛采用了自动化制孔和铆接等自动化装配技术，大大提高了机体结构的疲劳寿目所说“无毛刺”是指毛刺高度满足要求（不同的供应商规定有所不同，一般阈值在0.1~0.15mm之间），从而不需要额外的去毛刺工序[1-2]。
《2024年度一种3自由度自动钻铆机构的运动学分析与优化设计》范文
《一种3自由度自动钻铆机构的运动学分析与优化设计》篇一一、引言自动钻铆技术作为航空、汽车、轨道交通等制造领域的重要工艺，其效率与精度直接关系到产品的质量与生产效率。
3自由度自动钻铆机构是实现复杂空间运动轨迹、精确控制钻铆过程的关键设备。
本文将详细分析一种3自由度自动钻铆机构的运动学特性，并对其结构进行优化设计，以提高其工作性能和效率。
二、3自由度自动钻铆机构概述3自由度自动钻铆机构主要由驱动系统、执行机构、传感器等部分组成。
其中，执行机构是本文研究的重点，其具备沿X、Y、Z轴的移动自由度，可实现空间内的任意位置和姿态调整。
该机构通过精确控制各轴的移动，完成钻铆过程中的定位、钻孔、铆接等操作。
三、运动学分析1. 运动学模型建立为准确描述3自由度自动钻铆机构的运动特性，建立其空间运动学模型。
该模型以各轴的位移、速度和加速度为基本参数，通过数学方程描述机构的空间运动轨迹。
2. 运动学仿真分析利用专业仿真软件对3自由度自动钻铆机构的运动过程进行仿真分析。
通过模拟实际工作过程中的各种工况，分析机构的运动轨迹、速度、加速度等参数，评估机构的运动性能。
四、结构优化设计1. 设计目标与约束条件针对3自由度自动钻铆机构的实际工作需求，设定优化目标为提高工作效率、降低能耗、提高钻铆精度。
同时，考虑机构的制造、安装、维护等因素，设定一系列约束条件。
2. 结构优化方法（1）材料选择：选用高强度、轻质材料，降低机构重量，提高运动速度。
（2）驱动系统优化：采用高性能电机和控制器，提高驱动系统的响应速度和精度。
（3）执行机构优化：通过优化各轴的布局和传动方式，减小运动过程中的摩擦阻力，提高运动平稳性。
（4）传感器优化：采用高精度传感器，实时监测机构的位置、速度和加速度等参数，为精确控制提供依据。
五、实验验证与结果分析1. 实验验证为验证优化后的3自由度自动钻铆机构的性能，进行实际工况下的实验验证。
通过对比优化前后机构的工作效率、能耗、钻铆精度等参数，评估优化效果。
飞机轻型自动化制孔系统及关键技术
飞机轻型自动化制孔系统及关键技术
王珉;陈文亮;张得礼;屠晓伟;蒋红宇;小城;依然
【期刊名称】《航空制造技术》
【年(卷),期】2012(000)019
【总页数】6页(P38-43)
【作者】王珉;陈文亮;张得礼;屠晓伟;蒋红宇;小城;依然
【作者单位】南京航空航天大学机电学院;南京航空航天大学机电学院;南京航空航天大学机电学院;上海飞机制造有限责任公司航空制造技术研究所;上海飞机制造有限责任公司航空制造技术研究所
【正文语种】中文
【相关文献】
1.用于飞机部件自动制孔的机器人制孔系统 [J], 杜宝瑞;冯子明;姚艳彬;毕树生
2.用于飞机部件自动制孔的机器人制孔系统研究 [J], 王婕
3.飞机轻型自动化制孔系统及关键技术 [J], 范兴瑞
4.用于飞机部件自动制孔的机器人制孔系统研究 [J], 王婕;
5.基于冗余基准孔的轻型移动制孔系统定位方法 [J], 张浩伟;陈文亮;王珉;潘劲伟;黄稳
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面向现代飞机装配的长寿命机械连接技术
面向现代飞机装配的长寿命机械连接技术尽管各种新型连接技术（如变形连接，胶接等）在飞机制造中不断被采用，但机械连接仍是现代飞机制造的主要连接形式，约占飞机结构连接的70%以上，且主要采用铆接和螺接形式。
Long-Life Mechanical Connecting Technology for Modern Aircaft Assembly飞机装配是根据尺寸协调原则，将飞机零组件按照设计进行组合、连接，形成更高一级的装配件或整机的过程。
在飞机制造业中，机械连接技术是一项量大、面广的航空制造基础技术。
尽管各种新型连接技术（如变形连接，胶接等）在飞机制造中不断被采用[1]，但机械连接仍是现代飞机制造的主要连接形式，约占飞机结构连接的70%以上，且主要采用铆接和螺接形式。
飞机寿命即是从投入使用开始，在经过中修或大修后恢复使用，直到由于造成产品破坏的原因不可能再予以排除，使得产品必须终止使用的这段时间[2]。
据统计，在飞机的全部安全故障总数中，机体损伤的故障数量约占12%～30%，因此可以认为飞机机体的寿命决定了飞机的总寿命，而其中疲劳破坏是飞机机体损伤的基本原因。
据统计，多达75%～80%的疲劳破坏发生在机体连接部位，因此研究长寿命连接技术在现代飞机制造中的应用变得更加重要。
当代飞机制造技术的发展，对飞机结构疲劳寿命、密封、防腐的要求越来越高，为了满足现代飞机对各种性能的严格要求，航空制造领域发展了各种先进连接技术，如自动钻铆技术、电磁铆接技术、机器人钻铆技术、干涉连接技术、难加工材料连接技术等。
自动铆接技术自20世纪50年代始，美国、德国等国家就发展了一系列飞机装配生产线上应用的自动钻铆机（如图1所示）[3]。
国内外几十年的应用证明，采用自动钻铆设备，装配效率可比传统的手工铆接提高7倍以上，并能节约安装成本、改善劳动条件、保证装配质量、减少人为造成的缺陷。
现在世界各航空工业发达国家都已广泛采用这项技术，如波音767机身的机铆率为97%[4]。
飞机机身壁板自动钻铆离线编程过程优化研究
飞机机身壁板自动钻铆离线编程过程优化研究黎明; 邱楠; 汪静【期刊名称】《《航空制造技术》》【年(卷),期】2019(062)015【总页数】7页(P68-74)【关键词】机身壁板; 装配; 自动钻铆; 离线编程; 二次开发【作者】黎明; 邱楠; 汪静【作者单位】航空工业江西洪都航空工业集团有限责任公司南昌330096【正文语种】中文飞机壁板主要由蒙皮、长桁等零件铆接或螺接装配而成，是飞机外形的重要组成部分，具有尺寸大、薄壁且变厚度的特点，其装配效率和精度要求很高，其进度和质量直接影响整机的生产进度与装配质量。
自动钻铆系统能够自动完成壁板的定位、夹紧、钻孔／锪窝、涂胶、送钉、铆接／安装、铣平等一系列装配工艺操作，实现飞机大型壁板快速、高效、精确装配[1]。
随着国家大飞机项目的实施，我国的自动钻铆技术发展迎来了新的契机，作为先进机械连接技术的自动钻铆技术也得到了越来越广泛的应用，目前壁板自动钻铆成为飞机自动化装配最成熟、应用最广泛的领域。
尽管自动钻铆技术能够显著提高飞机机身壁板的装配效率及装配质量，但由于自动钻铆设备拥有复杂的运动系统，在自动钻铆过程中，运动件极易发生相互干涉碰撞，引起铆接问题。
同时，由于飞机机身壁板的结构复杂，铆接点数量较大，为减小铆接设备的无效机构运动及调整机构姿态，需对铆接过程中的铆接路径进行最优规划设置[2]。
在飞机机身壁板的实际铆接中，若仅依靠操作人员现场进行不断调试，会极大增加生产周期，降低生产效率，且随着工作量的增加，操作人员发生失误的几率也会持续增加[3]。
编程作为自动钻铆应用的关键环节之一，须将产品的设计制造要求、工艺规划、干涉碰撞等问题进行综合考虑，并最终体现在自动钻铆设备运行的程序中。
根据相关自动钻铆设备应用统计情况，自动钻铆离线编程和仿真时间约占壁板类产品自动钻铆整个制造周期的50%以上。
离线编程的效率将直接影响整个壁板自动钻铆制造周期的长短。
因此在自动钻铆过程中选择合适的编程方法至关重要，其对于自动钻铆的装配效率，装配精度及装配质量均有较大的影响[4–5]。
一种用于飞机装配的八足并联自主移动机构_王珉
螺旋的节距为 h=(S·S )/(S·S)。常见的运动副均 可用螺旋进行简单表示[10]。 八足并联自主移动机构共有八个分支， 支链 1 为 SP 分支，支链 2 为 SPP 分支，支链 3、4、5、6、7、 8 共 6 条支链为 6 自由度的 SPPP 分支，因此，动平 台的自由度仅仅决定于支链 1 分支和支链 2 分支。 取出支链 1 进行分析， 如图 3a 所示， 依据螺旋 的相逆性与坐标系的选择无关， 分支坐标系 O1x1y1z1 表示于图上，并选取支链末端球副中心点为坐标系 原点。x1 轴平行于内框 x 轴，y1 轴平行于内框 y 轴。 则分支的运动螺旋系为 $11 1,0,0;0,0,0 $12 0,1,0;0,0,0 (1) $13 0,0,1;0,0,0 $14 0,0,0;0,0,1 式中，$1i 为分支 1 中第 i 个运动螺旋，i=1～4；经 5 个元素均为零， 观察， 上述的 4 个螺旋对应的第 4、 则该分支的反螺旋系为 $ r11 1,0,0;0,0,0 (2) r $ 12 0,1,0;0,0,0 r 式中，$ 1i 为分支 1 中第 i 个运动反螺旋，i=1、2； 这两个反螺旋表示支链 1 对动平台的两个约束力， 方向分别沿动平台 x 向和 y 向，作用点位于支链球 副中心点。 支链 2 为 SPP 分支。其分支坐标系选择与支链 1 类似，分支坐标系 O2x2y2z2 如图 3b 所示，以支链 2 末端球副中心点为坐标系原点， x2 轴平行于内框 x 轴，y2 轴平行于内框 y。则该分支的运动螺旋系为 $21 1,0,0;0,0,0 $22 0,1,0;0,0,0 (3) $23 0,0,1;0,0,0 $ 0,0,0;0,0,1 24 $25 0,0,0;0,1,0 式中，$2i 为分支 2 中第 i 个运动螺旋，i=1～5；经 观察，上述的 5 个螺旋对应的第 4 个元素均为零， 则该分支的反螺旋系为 $ r 2 1,0,0;0,0,0 (4)