飞机自动钻铆技术研究现状及其关键技术
飞机装配自动进给钻应用及精度控制
飞机装配自动进给钻应用及精度控制摘要：随着新型钛合金材料、复合材料、高硬度高强度钢等难加工材料在飞机制造中大量采用以及飞机装配工艺对制孔精度、效率要求的提高，传统的手动制孔逐步被半自动制孔和设备制孔取代。
由于自动进给钻制孔相比机器人、钻铆机等设备具有制孔空间需求小、操作简单、工具费用低等优势，在飞机装配中逐渐被推广应用。
目前，国内飞机装配领域使用的自动进给钻及自动钻应用技术均从国外引进，国内对自动进给钻应用技术及影响其制孔精度的配套刀具、钻套技术研究较少，ADU应用技术长期依赖国外工具供应商。
关键词：自动进给钻；刀具；导套；制孔精度；复杂孔系的制孔引言制孔加工是飞机装配过程中的重要工作之一。
生产效率的高要求，加工质量、精度的苛刻标准，以及复合材料、钛合金等难加工材料的大量使用，使得飞机装配制孔技术不断面临新的挑战。
而基于不同切削原理的制孔新方法与技术装备，成为解决当下飞机装配制孔难题的途径之一。
1自动进给钻应用选型自动进给钻主要部件包括动力部件、连接定位部件(钻模板、压紧钉、引导套)、切削刀具等。
在飞机装配制孔过程中，自动进给钻提供扭矩、转速、进给、冷却、碎屑等功能，关键参数包括结构、功率、进给、转速、行程等。
通常情况下，自动进给钻的应用选型原则如下。
（1）根据制孔空间和制孔要求，选择自动进给钻的结构，有转位卡口型、膨胀夹头型、C型、偏移头型等几种形式，不同的结构的制孔功能和空间需求不同。
在空间允许的条件下，一般选用转位卡口型，钻锪一体时选用膨胀夹头型，制孔空间狭小时，选用偏移头型。
（2）根据被加工材料及孔径大小确定自动进给钻的转速、进给。
在多种叠层材料制孔时，自动进给钻参数选用采用“就难”原则(如钛合金和铝合金叠层制孔，转速、进给以钛合金加工参数为准)。
（3）自动进给钻功率与制孔孔径大小、材料加工难易程度相关，通常选用涡轮马达且主轴输出功率大于1.3kW。
（4）根据材料厚度、钻模厚度、排屑空间、钻套系列及刀具结构，确定自动进给钻的加工行程。
自动钻铆技术的应用和无头铆钉
自动钻铆技术的应用和无头铆钉目前，世界航空制造业中铆接的机械化和自动比已成为铆接技术发展的必然趋势，自动钻铆机无疑是这一发展趋势的标志。
铆接的g1朋化、自动化，不仅能够大大提高生产效率，更重要的是能显著提高产品的铆接质量。
在国外，早在L队纪50年代初就已经在飞机铆接装i近产线上应用丁白动钻铆机。
经过50年的发展，世界各航空制造业发达国家都已广泛采用了该项技术。
例如，F—15、B—747大量采用铣合金无头铆钉、基本上金例用自动钻铆机铆接、只是在确实无漫上机铆接的特定区域才采用手铆渊他方式铆接。
据有关资科统计报道B—747机铆率达62％，伊尔日6的相铆串达54．5％，空中客车A3肋机钮率为45％。
随着自动钻铆机技术的刁断提列和发展，机器的功能也不断完善，目前民用飞机的机钡串可高达删以上，铅报道，美国波台767初身的机铆串高达9巩左右。
随着计算机技术的快速发展，月铆自动化已经从单台数控钻铆机向安台自动钻铆机联动集控，或通过钻韧装置、托架、铆钉传送装置、真空颐屑装置、传感控制装置等组成的计g 机集成控制的天性自动装配系统方6发展，这一阶段开始出现丁带有机器人特征的智能自动装配单元‘据国外专家介绍，美国波音公司在注音767机冀的装配制造中便采用了由4台自动装配机组成的翼梁自动装配系统，该系统能自动定位零件、自动确定孔位，自动测厚，自动钻铆，单个连接点肋T作循环只需8s。
由此可见，飞机的装配制造技术已经开始进入了数字化时代。
我国自动钻钢技术起步较晚，在90年代初期才开始引进、应用该项技术。
目前，仅有部分航空制造公司拥有开发、应用该项技术的基础，而且征装配生产中也只是部分应用，使用面还不是很广泛，镇按结构的机铆率还不到3帆。
中国—航成都飞机工业(集团)有限公司．早在1993年就开始正式引进自动钻铆机，通过多45艰难摸索和不懈努力，在自动钻韧技术的开发和应用方面取得了长足的进步，也积累了不少经验。
从1999年至今，已经先后在民机转包生产线上顺利完成了B—757飞机垂平民蒙皮壁板、大梁组件以及B—757飞机机身48段中小型双曲面荣皮壁板曲自动钻铆，工艺和质量控制均获得了美方的认证，产品的加工质量和生产能力也得到客户的好评。
基于自动钻铆机的飞机柔性工装设计技术
◎马吉川基于自动钻铆机的飞机柔性工装设计技术（作者单位：航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司）一、飞机柔性工装设计的发展现状1.自动钻铆机工装结构进一步优化。
在飞机壁板装配中，自动钻铆机是一种常用的设备。
但是以往使用的设备体积较大、结构复杂，除了会占用较多的装配空间外，还存在故障发生率较高的问题。
在实际工作中，对飞机装配的效率、精度等都会造成不同程度的负面影响。
因此，为了更好的满足飞机装配需求，近年来对于自动钻铆机的结构设计进行了持续优化，包括使用精密度更高、体积更小的微型零部件，代替原来较大的零部件，以及进一步提高自动化控制水平等。
目前，无架型的自动钻铆机基本上能够满足飞机装配对于空间、效率和进度的要求。
2.预装配技术的灵活应用。
常规的预装配技术，需要人工将组件固定在工位上，然后完成制孔和铆接。
进行下一工件的预装配时，由于形状、体积发生了改变，需要重新调整工装组件，这样就增加了工序，而且也不利于对预装配精度的控制。
基于自动钻铆机的柔性工装设计，可以根据组件的形状、参数变化，自动完成定位与夹紧。
这样就避免了人工反复调整导致的误差，并且在装配效率上也有了明显的提升。
3.柔性装配系统的推广使用。
在现阶段的飞机装配中，柔性工装技术得到了推广应用。
现代飞机中使用的各类组件数量多、种类杂，柔性工装设计能够利用扫描设备，自动识别待加工、装配的组件，然后柔性装配系统的控制终端，从数据库中找到与之匹配的模型数据。
自动对组件进行夹紧、固定，最后完成加工或组装。
柔性工装技术的推广使用，明显的减轻了飞机装配的工作压力，同时该系统与自动钻铆机等设备配合使用，也极大程度上改善了飞机生产能效，这对于维护飞机制造公司的经济效益也有积极的帮助。
4.柔性工装的模块化设计。
在柔性工作设计中，如果对每一种类型的组件单独进行设计，除了会延长整个装机周期外，也会因为能效低下而影响经济效益。
基于自动钻铆机的柔性工装设计，则采用了模块化设计。
飞机铆接装配工艺研究
飞机铆接装配工艺研究摘要：时代在飞速发展，飞机作为出行必备的重要工具，其生产工艺受到了社会的重点关注。
只有具备了优良性能的飞机才能为社会提供更高的服务，因此就要对飞机的铆接装配工艺进行优化处理，通过合理，科学的方式来提高各个构件的有效连接，提高铆接装配的合理性。
基于此，本次将重点分析飞机铆接装配中存在的问题以及提升工作的一些参考措施。
关键词：飞机，铆接装配，工艺引言：在工业的发展中，飞机铆接装配作为生产工作的重点内容，要利用好科技的手段来结合传统工艺提升飞机的铆接装配质量。
正因为飞机的配件种类多，工具的使用也会直接影响到铆接装配的效果，因此，针对飞机铆接装配的问题，要对海量的数据进行集中分析，找出不足之处并处理妥当，才能提高飞机构件的工艺。
一、飞机铆接装配存在的问题（一）、配件种类多，处理难度大目前飞机铆接装配所需要的部件多种多样，形状性能也是千差万别，加上飞机生产安装的规模大，范围广，导致对于安装过程中的问题的处理难度也相应地增加。
如果没有对配件以及结构的组合效果进行分析，那么就无法采取统一的解决方式，给安装人员带来了巨大的压力。
（二）、数据结构没有规律由于飞机安装的生产线相对较多，无论是铆接还是装配工作，都需要有精确的数据来作为支撑，才能更高的调整安装的工作，如果在铆接装配的过程没有对数据进行实时的监控和记录，数据的管理没有规律，那么安装中的缺陷就无法及时了解，并制定解决方案，因此，如果没有对铆接工具的性能进行提升，那么飞机结构就没有得到相应的保护。
（三）、处理技术不够先进网络化的制造给飞机的铆接装配工作带来了发展的新方向，要将传感器和现场进行融合加大协作力度，对收集到的数据进行分析，归类以及处理，统计好样本数据作为参考，那么突发事件将无法及时处理。
如果没有好的处理技术为故障的排查提供参考依据，那么安装工艺将达不到飞机生产的要求。
二、飞机铆接装配技术特点（一）、集成化现代科学水平的提高，为飞机的铆接装配工作提供了性能优良的工具，其中传感器的应用能够为数据的集成进行连接，将飞机各个结构方面的信息数据化并收集起来，从而分析其中的不足调整好传感器的位置并控制好飞机铆接装配的结构，在原来的结构基础上进行优化升级，从而提高飞机铆接装配的质量。
自动钻铆技术在波音737尾段项目中的应用
０．１ ０．２ ０．２ ０．１ １０．４ ８．８ ３．２ ７．２ ０．３６０ ０．４９５ ０．４１０ ０．１３５
润滑系统压力 ／ １０５Ｐａ Ｄ
孔壁划伤长度 ／ ｍｍ
１ 自动钻铆设备
自动钻铆机是集电气、液压、气动、自动控制为一 体的，应用于航空、航天紧固件安装的专用设备。它不 仅可以实现组件（或部件）的自动定位，还可以一次完 成钻孔、锪窝、涂胶、送钉和紧固件安装，或独立完成上 述操作的一种或几种操作的组合，是现代飞机装配中 常用的设备。自动钻铆机可以对各种材料钻孔和锪窝， 如铝合金、不锈钢、钛合金、凯夫拉和碳纤维复合材料 等，可以完成普通铆钉、干涉配合铆钉、抽钉、高锁螺 栓、环槽钉的安装。
２．２ 自动钻铆机加工工艺参数设计 影响自动钻铆机加工质量的关键是各种加工工艺
参数的设定。在铆接工序，影响不同直径的铆钉镦头大 小、镦头高度等的主要因素是压铆力，压铆力与镦头成 形的关系基本呈线性关系，所以在这里主要讨论影响 制孔和锪窝的工艺参数。
影响自动钻铆机制孔质量的因素相对较多，包括 钻轴转速、钻轴进给量、夹紧力、钻头润滑压力等，同时 各个因素的变化范围又相对较大，本课题用正交试验 方法来确定工艺参数。 ２．２．１ 试验方法和过程
表 ２ 自动钻铆时孔和锪窝质量指标
要 求 孔壁划伤长度 ／ ｍｍ
合格要求
≤０．２
较高要求 越小越好
锪窝表面粗糙度 Ｒａ ／μｍ
３．２ 越小越好
毛刺高度 ／ ｍｍ
≤０．１２７ 越小越好
表 ３ 试验因素及水平
水平
因
素
转速 ／ 进给量 ／ 夹紧力 ／ （ｒ·ｍｉｎ－１） （ｍｍ·ｍｉｎ－１） Ｎ
飞机装配自动进给钻应用及精度控制
飞机装配自动进给钻应用及精度控制摘要基于国内飞机装配自动进给钻的技术发展还不完善的情况，需要对其的技术应用及精度进行控制，以便寻求出更好的发展方向，掌握更好的技术。
飞机制造技术的创新与发展，能够促进和保障我国飞机航空事业的顺利发展，从而推动我国经济进一步的发展。
关键词：自动进给钻刀具导套制孔精度复杂孔系的制孔中图分类号：V262.4文献标识码：A1 飞机装配的相关概述飞机各项部件之间的连接属于一种高科技的范畴，由于飞机各个部件的精密性要求非常高，所以对于其装配工作就要做到百分百的严谨。
就当前的飞机结构件之间的连接方式来说，主要以机械型的连接为主。
其中比较常见的形式为铆钉连接和螺栓连接。
鉴于飞机对于各项部件的高要求，因此该项连接技术在不断地发展进步当中。
该技术应用对于飞机来说，是直接影响到飞机的使用质量，甚至直接与人们的生命安全相关联。
对飞机上四分之三的机体疲劳破坏情况进行分析，发现疲劳主要产生的位置就在机身的连接处。
在传统的飞机部件制作中，大部分的装配件是通过手工制孔来进行连接。
因为个体技能及素质差异，人工进行操作，就会存有一定程度上的误差，毕竟人工的作业水平和精准度是有限制性的，即会产生制孔的精度差、质量低等问题，难以达到飞机装配质量和效率的标准。
飞机的制孔方式目前主要存在手工、半自动和自动等方式[1]。
随着科学技术的不断发展，对于一些新型材料如新型钛合金材料、复合材料、高硬度高强度钢等被开始逐渐使用在飞机的制造中，对于飞机制造的相关工艺和技术要求也日益提高，传统的手动制孔技术已经不能再适应时代的发展，在逐渐被淘汰的同时也被设备制孔方法所取代。
目前就我国飞机制造行业的发展现状来看，飞机的装配领域已经在逐渐地使用自动进给钻技术。
这些技术由于大部分是从国外引进的，所以国内对其精髓掌握的还不全面。
除此之外，国内对于与该技术相关的符合标准的制孔精度配套的刀具、钻套技术研究较少，所需要的一系列技术几乎全部依赖国外的供应。
大型阵面天线装配工装的布局设计方法
大型阵面天线装配工装的布局设计方法摘要：最近十几年，我国的航天航空事业得到了飞速的发展，航天航空领域取得的成绩也是举世瞩目的。
但是，我国航空航天领域中技术人员对机械性能的要求标准仍在不断的提高，促使相关技术向着更高的水平的方向发展。
在飞机的设计研究中，钻铆的质量越来越引起技术人员的重视，虽然钻铆的相关技术最早是在美国研发的，但目前我国的航空工业中，已经开始广泛的利用钻铆的相关技术，生产出飞机装配中使用的钻铆。
关键词：自动钻铆；定位系统；末端执行器前言：在飞机自动钻铆装配工装的设计过程中，技术人员应充分结合现阶段飞机壁板铆接所要达到的标准，根据实际需求，进行钻铆系统的相关设计。
同时，在目前自动钻铆工装技术的研究上，充分结合相关的技术工艺，对自动钻某系统中的末端执行器部分和定位系统部分进行仔细的研究，从而更好的完成自动钻铆系统的设计。
作为一名研究钻铆相关的技术人员，要熟练的掌握钻铆技术系统的控制原理，对系统中的每个技术环节都要有深刻的了解。
在前者的基础之上，要对整体飞机自动钻铆装配工装有一个深入的研究，包括末端执行器、机器人的设计原理和应用方式以及飞机系统的定位系统。
一、飞机自动钻铆技术的发展状况美国是最早发明出自动钻铆机的国家，最先研发出来的是单台式自动钻铆机，主要应用在机身壁板的铆钉铆接。
随着新技术的不断研究，渐渐出现了半自动、全自动式的自动钻铆机。
目前，自动钻铆机技术已经在波音、法航、意航等工业中进行了大量的应用。
我国是在70年代开始对自动钻铆机及其配套的相关技术进行有关的研究，但是由于当时我国的技术水平落后以及其他方面的原因，并没有研究出成熟的集成钻孔及钻铆技术，不过在独立制孔和铆接方面取得了一定的成绩。
随着科学技术的不断发展，目前我国的相关领域已经拥有比较成熟的技术，已经研究出可以实现空间精准定位以及相关调整的五坐标自动制孔系统，并将该系统应用到孔定位及检测的多项环节中，同时，我国相关领域的技术人员还研究出了末端执行器的精准定位系统，实现对钻头的旋转制孔工作，并且，末端执行器的精准定位系统还能够进行监测及标定，对不同的零件也能够完成其需要额度制孔处理。
机器人钻铆系统研究现状及发展趋势
机器人钻铆系统研究现状及发展趋势杜兆才;姚艳彬;王健【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】6页(P26-31)【作者】杜兆才;姚艳彬;王健【作者单位】中航工业北京航空制造工程研究所;中航工业北京航空制造工程研究所;中航工业北京航空制造工程研究所【正文语种】中文飞机结构件连接质量极大地影响飞机气动外形的准确性和寿命[1]，而连接质量难以满足新型飞机对高性能的要求，已成为我国飞机制造业的薄弱环节[2]。
铆接是主要的连接形式，采用先进的制孔和铆接技术是提高飞机装配质量的有效技术途径。
据统计，70%的飞机机体疲劳失效事故起因于结构连接部位疲劳失效，其中80%的疲劳裂纹发生于连接孔处，因此，制孔质量至关重要。
手工制孔质量一致性差，提高精度需借助于专门的工装和夹具，成本高，可复用性差。
手工制孔过程繁琐，且易形成缺陷。
手工铆接容易产生孔径超差、铆钉孔错位、埋头窝过深、镦头偏斜及夹层有间隙等缺陷。
由于手工铆接力较小，铆钉杆镦粗不均匀，钉杆呈圆锥形，易使工件产生翘曲变形，且手工铆接难以胜任高干涉量的铆接。
采用自动化钻铆设备实现大型构件的制孔和铆接是提高装配质量和效率的有效途径[3]。
据统计，自动铆接效率比人工铆接高10倍，由于质量稳定可靠，结构疲劳寿命可提高5～6倍。
目前主要有3种自动化钻铆设备：自动钻铆机、龙门式自动钻铆系统和机器人自动钻铆系统。
前两种设备应用范围有限，要求构件的曲率变化较小，且对空间比较局促的区域无能为力。
随着工业机器人的位置精度、负载能力的提高，以及误差补偿技术、高速切削技术、实时仿真技术、软件技术的发展，工业机器人成为一种高效的工作平台。
与自动钻铆机等设备相比，工业机器人具有成本低、灵活性高、安装空间小及自动化程度高等优点[4]，对工件的适应性好，且可以通过扩展轴长距离移动，能完成多个区域的钻铆，而无需移动工件，比传统的自动钻铆方式效率高。
借助专用编程软件，可以实现自动加工程序的离线编程和模拟加工。
铆钉铆接机械在航空航天领域中的应用分析
铆钉铆接机械在航空航天领域中的应用分析引言：航空航天领域作为高度复杂和安全要求极高的行业，对于机械连接技术有着严格的要求。
铆钉铆接技术作为一种高强度连接方式，在航空航天领域中得到了广泛应用。
本文将对铆钉铆接机械在航空航天领域中的应用进行分析，并探讨其优势和应用前景。
一、铆钉铆接技术简介铆钉铆接技术是一种通过将铆钉固定在结构中，利用机械力从而形成连接的方法。
它通过在结构物上创建一个机械连接，使得连接部位具有较高的强度和刚度。
二、铆钉铆接机械在航空航天领域中的应用1. 结构连接铆钉铆接机械广泛应用于航空航天领域的结构连接中，如连接蒙皮板、连接翼身等。
铆钉铆接机械的连接方式可以提供较高的强度和刚度，能够满足航空航天领域对于结构强度和稳定性的要求。
2. 机翼连接航空航天领域的飞机机翼是承受重要载荷的部分，因此机翼连接的可靠性和强度是至关重要的。
铆钉铆接机械通过将机翼和机身连接在一起，能够提供良好的刚性和强度，确保了机翼在飞行中不会出现脱落或变形等安全问题。
3. 螺旋桨连接螺旋桨是航空航天行业中重要的零部件之一，螺旋桨与发动机之间的连接方式对于飞机的稳定性和性能有着重要影响。
铆钉铆接机械能够提供均匀的力分布，保证了螺旋桨与发动机之间的可靠连接。
4. 战斗机尾翼连接在战斗机等军事飞机中，尾翼的连接是关键问题。
铆钉铆接机械在此类飞机中得到了广泛应用，它能够提供牢固的连接，并且具有较高的抗震能力，确保了尾翼在高速飞行和激烈机动中的稳定性。
三、铆钉铆接机械的优势1. 强度高：铆钉铆接机械能够提供较高的强度连接，确保了连接部位的稳定性和安全性。
2. 刚性好：铆钉铆接机械连接方式能够提供良好的刚性，有效减少连接处的振动和变形。
3. 重量轻：铆钉铆接机械连接方式相比于传统的焊接方法等，能够减少额外的附加材料，降低整个飞机结构的重量。
4. 施工方便：铆钉铆接机械连接方式无需热操作，施工过程简单、快速，并且无需额外的设备。
飞机自动钻铆技术探究
飞机自动钻铆技术探究作者：于国栋来源：《科学与财富》2020年第12期摘要：飞机自动钻铆技术能够实现飞机机身、机翼等处壁板的自动钻铆装配，极大地提高飞机装配质量与装配效率。
经过几十年的发展，自动钻铆技术在国外已广泛运用于航空航天制造领域，而国内在这一方面正处于起步阶段，技术水平普遍较低。
为此调研国外先进自动钻铆技术的研究应用现状，以GEMCOR、Electroimpact、BROETJE三大国外自动钻铆设备供应商为代表，介绍各自技术特点及在自动钻铆技术方面最新的进展。
同时，对国内自动钻铆技术的发展进行简要介绍，指出国内在这一技术发展中存在的问题。
关键词：航空壁板;自动钻铆飞机壁板的连接质量对飞机的气动外形及其疲劳寿命有至关重要的影响，铆接作为一种传统的机械连接技术，由于其连接可靠、质量轻、成本低等特点被广泛用于航空航天领域，因此铆接质量对飞机的安全性能有重要的影响。
影响铆接质量的主要因素有两个：制孔与铆接。
采用自动钻铆技术实现飞机壁板的制孔和铆接是提高飞机装配质量与效率的有效途径。
自动钻铆设备按结构形式可分为龙门式自动钻铆系统、C型架式自动钻铆系统以及机器人自动钻铆系统。
前两种设备刚性好，精度高，提供的铆接力大，可用于开敞性好的大型结构件的自动钻铆;机器人自动钻铆系统成本低，运动灵活，空间利用率高，可达性高，适用于开敞性差的壁板的自动钻铆装配。
自动钻铆设备按铆接驱动方式又可分为气动锤铆、伺服压铆和电磁铆接。
气动锤铆结构简单，体积小，铆接力小，易于集成，与工业机器人构成机器人自动钻铆系统已成为发展趋势。
伺服压铆采用伺服电机驱动，行星滚珠丝杠传动，可实现高精度、大负载的伺服压铆，较传统的气动铆接具备更高的控制精度与柔性化的速度调节能力，能够按照设定的位移曲线或力曲线进行加载，目前已成功取代液压铆接广泛运用在飞机装配中。
电磁铆接是在电磁成形工艺的基础上发展起来的一种新型铆接工艺，能够实现钛合金和复合材料的连接，以及大直径和难成形材料铆钉成形。
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连接技术，由于其连接可靠、质量轻、 手工钻铆效率平均为 15s/ 钉，自动
成本低等特点被广泛用于航空航天 钻铆效率最快能达到 3s/ 钉，效率提 领域 [2]，因此铆接质量对飞机的安全 高 5 倍；手工铆接镦头高度公差为
性能有重要的影响。1988 年阿罗哈 ±0.5mm，自动钻铆所形成镦头高度
航空 243 号班机事故（Aloha Airlines 公差能达到 ±0.05mm，精度提高 10
专稿 FEATURE
飞机自动钻铆技术研究现状 及其关键技术*
喻 龙 1，章易镰 1，王宇晗 1，刘 钢 2
（1. 上海交通大学机械与动力工程学院，上海 200240; 2. 上海拓璞数控科技有限公司，上海 201111）
[ 摘要 ] 飞机自动钻铆技术能够实现飞机机身、机翼等处壁板的自动钻铆装配，极大地提高飞机装配质量与装配效 率。经过几十年的发展，自动钻铆技术在国外已广泛运用于航空航天制造领域，而国内在这一方面正处于起步阶段， 技术水平普遍较低。为此调研国外先进自动钻铆技术的研究应用现状，以 GEMCOR、Electroimpact、BROETJE 三大 国外自动钻铆设备供应商为代表，介绍各自技术特点及在自动钻铆技术方面最新的进展。同时，对国内自动钻铆技 术的发展进行简要介绍，指出国内在这一技术发展中存在的问题。此外，对自动钻铆技术中包括高精度定位技术、制 孔质量在线检测技术、自动送钉技术、离线编程与仿真技术在内的四大关键技术进行详细分析，总结其研究难点，为 国内自动钻铆技术的发展提供参考。 关键词：航空壁板；自动钻铆；高精度定位；制孔质量在线检测；自动送钉；离线编程与仿真 DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.09.016
16 航空制造技术·2017 年第 9 期
专稿
FEATURE
压铆采用伺服电机驱动，行星滚珠丝 1 GEMCOR公司
杠传动，可实现高精度、大负载的伺
GEMCOR（通用电气机械公司）是
服压铆，较传统的气动铆接具备更高 美国最早的自动钻铆设备制造商 ， [18]
的控制精度与柔性化的速度调节能 已有超过 75 年的历史，也是世界各 力 [10]，能够按照设定的位移曲线或 大飞机制造公司的自动钻铆设备主
大直径和难成形材料铆钉成形 。 [11-16] 号包括 G12、G86 及 G2000。G12 采
本文将以国外三大主要自动钻 用全 5 轴 CNC 系统，集成全电驱动
铆系统供应商的产品为例，论述自动 末端执行器、自适应控制气动压脚、
钻铆技术研究现状，并对国内自动钻 自动点胶装置、自动送钉系统及法向
铆技术的发展、应用现状做简要分 测量与调整装置，最大压铆力达到
Flight 243 incident）发生的主要原因 倍。自动钻铆设备按结构形式可分 之一就在于铆接结构的疲劳失效 [3]。 为龙门式自动钻铆系统、C 型架式自
影 响 铆 接 质 量 的 主 要 因 素 有 两 个： 动钻铆系统以及机器人自动钻铆系
制孔与铆接。据统计，70% 的飞机机 统。前两种设备刚性好，精度高，提
喻 龙 上海交通大学机械与动力工程学
院博士研究生，主要从事航空航天装配 设备研制及其主要功能模块研发，包括 法向测量与调整、基准孔位置识别与定 位及力控制等。
* 基 金 项 目：国 家 重 大 科 技 专 项（2013ZX 04001101）。
飞机壁板的连接质量对飞机的
采用自动钻铆技术实现飞机壁
气动外形及其疲劳寿命有至关重要 板的制孔和铆接是提高飞机装配质 的影响 [1]，铆接作为一种传统的机械 量与效率的有效途径 [5]。资料显示，
析，最后总结其研制所需攻克的关键 7t，铆钉安装效率 19 颗 /min，能够实
技术。
国外自动钻铆技术研究 应用现状
现长度达到 9.75m 的机身壁板自动 装配 [19]。G86 在 G12 的基础上增加
了机床尺寸及承载能力，采用 G2000 的 C 型架后可用于半机身装配 。 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ20]
自 动 钻 铆 技 术 起 源 于 20 世 纪 G2000 采 用 7 轴 CNC 系 统，可 实 现 50 年代，经过几十年的发展，已成为 180°半机身壁板铆接 。 [21]
德国宝捷（BROETJE）、意大利 B&C 式，能够保证铆钉沿顶杆方向均匀 （BISUACH & CARRU）为代表，各公 膨胀 [22]，增加铆接干涉量，显著提高
司的典型产品型号及其应用情况如 结构的疲劳寿命，并获得良好的密
表 1 所示。此外，西班牙 M.TORRES 封性 [23]。G14 为 GEMCOR 新型机翼
体疲劳失效事故源于结构连接部件 供的铆接力大，可用于开敞性好的大
的疲劳失效，其中 80% 的疲劳裂纹 型结构件的自动钻铆；机器人自动 发生于连接孔处 [4]。传统的手工制 钻铆系统成本低，运动灵活，空间利
孔质量一致性差，效率低，制孔精度 用率高，可达性高，适用于开敞性差
难以保证，铆接连接件的质量受铆接 的壁板的自动钻铆装配。自动钻铆
方法、铆接干涉量及铆钉种类等多种 设备按铆接驱动方式又可分为气动
因素的影响。手工铆接所提供的铆 锤铆、伺服压铆和电磁铆接。气动锤
接力小，镦头尺寸难以控制，成形后 铆结构简单，体积小，铆接力小，易于
铆钉钉杆膨胀量分布不均匀，无法实 集成，与工业机器人构成机器人自动
现均匀干涉配合铆接。
钻铆系统已成为发展趋势 [6-9]。伺服
能够自动完成定位、制孔、送钉、铆接
GEMCOR 机翼自动钻铆系统能
及检测功能的先进制造技术。国外 够实现中央翼盒、机翼前缘等处的
自动钻铆设备主要供应商以美国捷 多规格无头铆钉的自动钻铆。采用
姆科（GEMCOR）、E（I Electroimpact）、 “squeeze-squeeze”双挤压的铆接方
力曲线进行加载，目前已成功取代液 要供应商之一。经过几十年的发展，
压铆接广泛运用在飞机装配中。电 GEMCOR 已研制出以机身、机翼、发
磁铆接是在电磁成形工艺的基础上 动机吊舱等为加工对象的系列化自
发展起来的一种新型铆接工艺，能够 动钻铆系统（见图 1）。
实现钛合金和复合材料的连接，以及
其中，机身自动钻铆系统最新型