南航 飞行器制造工艺 知识点

飞行器制造工艺完整知识点解析
南京航空航天大学 011110301
第一章
1.飞机结构组成。

机体（包括机翼、机身、及尾翼等部件）、飞机操纵系统、飞机动力装置、机载设备等。

2.机翼的作用和组成；
作用：机翼是产生升力和滚转操纵力矩的主要部件,也是现代飞机存储燃油的地方。

机翼作为飞机的主要气动面，是主要的承受气动载荷部件，其结构高度低，承载大。

通常在机翼上有用于横向操纵的副翼、扰流板,机翼的前缘和后缘还有各种形式的襟翼,用于增加升力或改变机翼的升力分布。

组成：由蒙皮和骨架组成。

机翼结构属薄壁型结构形式，构造上主要由蒙皮和骨架结构组成；
蒙皮和骨架结构的功用；
蒙皮功用:直接功用是保持机翼外形和承载。

气动载荷直接作用在蒙皮上，蒙皮将作用在上面的局部气动力传给结构骨架。

在总体承载时，蒙皮和翼梁或翼墙的服板组合在一起，形成封闭的盒式薄壁结构承受翼面扭矩，与长桁一起，形成壁板，承受翼面弯矩引起的轴力。

骨架功用：
骨架的功用：是形成和保持翼面外形，承受和传递外载荷
骨架结构有哪些构件。

骨架结构中，纵向构件有：翼梁、长桁和墙（腹板），横向构建有翼肋（普通肋、加强肋）3.机身的作用和组成，
机身是指飞机机体结构中除各机翼结构之外的机体结构部分。

主要用于装载和传力,同时将机翼、尾翼、发动机和起落架等部件连接在一起,此外,可以安置空勤组人员和旅客、装载燃油、武器、各种仪器设备和货物等。

前机身主要是由雷达罩、设备舱、座舱、进气道、油箱、前起落架舱等组成。

中机身一般由进气道、油箱、部分发动机舱、设备舱和武器舱组成。

后机身主要是用于支持尾翼、装载发动机及部分设备。

机身结构构造上的组成：
蒙皮、纵向骨架、横向骨架。

内部骨架的种类和作用。

骨架的结构：纵向构件有翼梁，长桁和墙；横向构件有普通肋和加强肋。

桁梁式结构：桁架只承受拉压力，蒙皮起维型作用，小轻型飞机采用；
桁条式结构：长桁与蒙皮组成壁板承受弯曲轴力，蒙皮承受剪力和扭矩引起的剪流；
桁梁式结构：桁梁承受弯曲轴向力，蒙皮长桁承受小部分轴力，蒙皮承受剪力；
梁式结构：大梁承受主要载荷，蒙皮只承受剪力；
硬壳式结构：蒙皮承受结构总体弯曲、剪切和扭转载荷。

4.飞机制造工艺的特点。

飞机结构的工艺性
1)为保证结构零件的加工精度和各种整体壁板件的应用,广泛使用大量的先进的数控加工设备;
2)为保证结构众多的零部件在装配阶段的外形准确度,必须使用大量的夹具、装配型架;
3)为了满足使用维护要求,便于拆卸与安装,需要进行合理的确定设计分离面;
4)根据不同的结构布局,采用合理的接头连接方式; 主要有各种螺栓连接、胶接、铆接、焊接等。

5)在保证结构具有足够的刚度、强度及抗疲劳特性的情况下,为了使结构重量最轻,大量采用新材料, 如各种合金材料、复合材料等。

制造工艺特点
(1)要采用非同一般的保证互换协调的方法;
(2)生产准备工作量大，零件品种多、外形复杂,成形需要模具工装;零件刚度小,装配时又需要大量夹具、型架,以及必要的标准工艺装备;
(3)批量小,手工劳动量大。

(4)零件加工方法多样,装配劳动量比重大。

结构飞机制造业的特点.
1、现代科学技术的集成
2、高投入高产出和高风险的产业
3、高度精密的综合型工业
第二章
飞机产品结构的特点
构造复杂、零件多
外形复杂、尺寸大
精度要求高、刚度小
模线和样板定义，样板的分类及各种样板的作用。

模线：设计员根据设计所所发的图纸，将飞机的部件、组合件的外形及内部结构按1：1的尺寸画在专门的金属图板或聚酯薄膜上画出，称之为模线。

样板：根据模线制造出代表工件真实形状的平面刚性量具，这种不带刻度的刚性量具称之为样板。

样板的作用：
在生产中作为加工或检验各种工艺装备、测量工件外形的量具，起着图纸和量具的双重作用。

样板的分类：
分为基本样板：基本样板作为生产样板的制造和检验依据。

（外形检验样板，构造样板）
生产样板：生产样板用来制造零件成形模具或是直接制造零件和检验零件。

1.互换和协调的定义。

互换性：飞机制造中的互换性是指相互配合的飞机结构单在分别制造后进行装配或安装时,除设计规定的调整外, 不需选配和补充加工即能满足所有几何尺寸、形位参数和物理功能上的要求。

互换性只是对同一飞机结构单元而言的。

协调性：指两个或多个相互配合或对接的飞机结构单元之间、飞机结构单元与它们的工艺装备之间、成套的工艺装备之间,配合尺寸和形状的一致性程度。

一致性程度越高,则其协调性越好,协调准确度越高。

协调性仅指几何参数而言。

2.互换与协调的关系。

互换的一定是协调的, 但协调的并不一定是互换的。

3.飞机制造中互换性的要求。

(1)使用互换：为了保证飞机的正常使用,对在使用中可能损坏的机体部件、组合件(如机翼、尾翼、活动面、各种舱门、口盖)或成品件(如发动机、特种设备、仪表、油箱等),要求具有不经挑选和补充加工就能更换,并在更换后不影响飞机使用性能的要求。

(2)生产互换：为了保证生产的正常进行,对飞机的零件、装配件、段件和部件在装配或对接时,不经挑选或修配就能满足装配或对接要求而不影响产品装配质量的特性。

要求具有生产互换性的范围比使用互换性的范围要广得多。

(3)厂际互换
(4)外部互换性:机体和成品件的互换性。

(5)内部互换性:机体内各结构单元的互换性。

(6)不完全互换(替换性):更换某些具有复杂配合形状的组合件或部件,允许在现场进行修配或补充加工来达到使用要求。

4.基本样板的分类。

外形检验样板，构造样板
5.制造准确度与协调准确度的关系。

制造准确度:飞机零件、组合件或部件的实际尺寸与图纸上所规定的名义尺寸相符合的程度。

协调准确度:两个飞机零件、组合件或部件之间相配合部位的实际几何形状和尺寸相符合的程度。

制造准确度只与各个部分的本身制造过程有关，取决于飞机各部分单独制造过程中的生产误差，而协调准确度取决于有关的两个部分单独制造过程中产生误差的综合数值，也就是说与
两个相配合部分制造过程之间的相互联系有关。

6.三种典型的协调准则及其应用。

采用独立制造原则便于组织生产,能够平行、独立地制造零件、组合件或部件,以及各种工艺装备。

故扩大了制造工作面,有利于缩短生产准备周期,也便于开展广泛的合作。

而独立制造原则仅适用于那些形状比较简单的零件,如起落架、操纵系统等机械加工件零件。

形状复杂的零件采用相互联系制造原则。

在制造过程中,将那些技术难度大、制造准确度不可能达到很高的环节,作为尺寸传递的公共环节,这样就能显著地提高零件之间的协调准确度。

由于飞机构造上的特点,采用这种原则保证协调具有特别重要的现实意义。

而当采用相互联系制造原则时,生产中所用的工艺装备都必须按一定的协调关系依次制造,显然使生产周期加长。

按相互修配原则进行协调,虽然能够保证零件之间有很好的协调性,但不能达到零件互换性的要求。

同时,修配劳动量大,装配周期长。

只有在其它协调原则在技术上和经济上都不合理,而且不要求零件具有互换性时, 才采用这种协调原则。

一般在飞机成批生产中尽量少用,在飞机试制中应用较多。

7.工艺补偿和设计补偿。

工艺补偿方法中更多的是在工件上某些配合部位 (如接头孔等)预留余量,在装配过程中用补充加工的方法,消除制造过程中积累的误差,从而达到技术要求规定的准确度。

对无互换要求的部位,大多在装配过程中利用相互修配的方法; 对要求互换的构件或部件,则应在完成装配工作以后,分别单独地在专用设备上进行“精加工”。

设计补偿：在飞机结构设计中，考虑到保证互换协调的要求，在不影响设计使用的前提下，从结构设计上采取相应措施，保证两个相互配合零件中的一个可以在一定范围内调节相配合的尺寸，满足协调要求。

第三章
飞机整体结构主要工艺特点
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。

2、多数整体结构件尺寸大，形状复杂，加工技术难度大。

其中梁类整体件还有纵向刚性较差的特点。

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。

1.数控机床的组成、按运动轨迹分类、按伺服系统驱动方式分类。

数控机床一般组成: 输入装置，数控装置，伺服系统，机床本体。

按伺服系统的驱动方式分为: 开环闭环半闭环
按机械系统的控制方式分为: 点位控制直线控制轮廓控制
2.整体结构件（整体壁板）的毛坯准备方法及优缺点。

应用大吨位液压机和模锻生产壁板毛坯。

优点：生产率高，锻件有连续的纤维组织，晶粒致密，强度高，可以制造复杂形状筋肋，还可同时制造出对接接头，对铝合金板坯当形状简单时最小壁厚可达4毫米。

缺点：需要大吨位液压机，模锻制造困难，劳动量大，周期长。

用挤压方法制造整体壁板毛坯。

优点：可获得大长度的壁板。

设备功率较小，模具制造费低，生产率高，材料利用率达70％以上。

尺寸度光洁度较好，大部分不需进一步加工。

缺点：目前只能得到等剖面和仅有纵向平行加强筋的整体壁板。

毛坯供应受挤压设备吨位及较平设备的限制，模具寿命短。

自由锻毛坯或热轧平板做毛坯。

优点：整体壁板毛坯来源容易，允许设计者较自由地布置筋条和凸台，生产准备周期短，能适应机种迅速改变，制造精度和光洁度高。

缺点：加工量大，材料利用率低，需配备大型高效率加工机床。

此外加工过程所致，材料机械性能不如前两种方法。

3.如何减少或避免整体结构件（整体壁板）的加工变形。

减少数控加工变形的手段
1、毛坯选用经预拉伸的铝合金厚板作壁板的材料。

即在热处理以后进行拉伸，厚板经过拉伸处理以后（约2%~4%）
2、工艺方法上，主要措施有：采用正反面多次反复加工的工艺方法进行壁板大平面的加工；先进行粗加工并留出较小余量（然后可以进行热处理并矫正变形），再进行精加工，这时由于切削余量已经很小即可以达到减少变形的目的。

3、对于已出现的变形，可采用压力机、滚弯机或喷丸的方法进行矫正。

局部的小变形也可采用手工进行。

产生原因：
毛坯 =〉成形、热处理 ==〉残余应力
数控加工表层被切削掉时,其残留内应力平衡状态被破坏工件往往会产生很大的翘曲变形夹具上卸下 ==〉残余应力释放
解决方法:
针对毛坯 ==〉减少残余应力 ==〉预拉伸板
固溶热处理以后进行拉伸处理(约2%)
粗加工,热处理并矫正变形,精加工
矫形:压力机与变形反方向加力矫正,高温蠕变
4.化学铣削的工艺流程及优点。

流程：
1.蚀前处理：化铣前表面准备，除去毛料表面污垢。

2.局部保护：涂防蚀液、刻形和去掉铣削面上涂层
3.化学腐蚀：浸入腐蚀液腐蚀
4.蚀后处理：从腐蚀槽取出零件后，先放入冷水槽冲洗，再放入稀硝酸溶液中出光，反复清洗后在用有机溶剂去除金属表面上的保护膜，然后清洗，检验。

优点:
1.因为浸蚀作用不仅限于深度方面,而且扩大到保护膜下面,所以在腐蚀界限处自然呈现圆角
2.化铣加工所需的时间决定于腐蚀深度和腐蚀速度, 而与腐蚀面积大小无关
3.化学铣切时,不需夹紧毛料,因而适于加工刚度较小的零件
4.加工曲面和加工平面一样方便
5.设备简单,对工人技术水平要求不高
6.对于难加工材料同样适合
不足:
往往无法腐蚀出一些复杂结构
第四章
1.常见钣金零件，成型设备。

2.飞机钣金零件的分类及其制造方法
•平板类零件——剪裁、铣切、冲裁
•蒙皮类零件——闸压、滚弯、拉形、落压; 镜面蒙皮成型
•框肋类零件——橡皮成形、闸压、滚弯、拉弯、绕弯、落压;
•管子类零件——弯管、扩口、缩口、滚波;
•整体壁板零件——化学铣切、数控铣切、喷丸成形;
•其他成形方法——旋压、爆炸成形(校形)、胀形、钛板热成形;
3.平板类零件的制造方法及其优缺点
剪裁：所有下料方式中最经济的；
铣裁：适合于曲线轮廓的工件及批量不大的成组加工工件；
冲裁：冲裁工艺在机器制造、仪表制造的各个领域均有广泛的应用
4.剪裁质量要求（指标）
截面光滑无毛刺，尺寸准确，外表平整。

5.型材类零件的制造方法（滚弯、拉弯）及其优缺点，
拉弯
优点: 回弹小;防止型材内边起皱,提高零件的抗拉强度; 用半模成形,模具承压小,无需用高强和耐磨材料制作。

缺点: 零件形状受限制; 材料利用率低; 生产效率较低,需用专用机床。

滚弯：适用于曲率半径大的型材零件的弯曲，一般需经多次往返滚压才能制成一个零件。

不可能获得再现性好的高精度零件。

三种型材拉弯工艺。

拉弯的工艺有三种先拉后弯先弯后拉先拉后弯再补拉
6.滚弯成形的主要缺陷。

1弯矩太大时，型材和动力滚之间会出现打滑现象，造成零件擦伤；
2滚弯中，由于型材的剖面仅在主动滚轮处能受到控制，如果一次施加的弯矩过大，易引起无支持段剖面的形状畸变；
3在开始滚弯时，直型材的送进角应小于临界送进角，否则无法开始滚弯。

1)扭翘扭翘是滚轮作用力未能通过形心引起的。

2)夹角改变与边面不平也是滚轮作用力未能通过形心引起的。

3)塌角滚弯曲率半径较小的挤压型材时,型材的底边受有较大的摩擦力,阻止了边缘向宽向收缩 (泊松比效应),只好从摩擦力较小的角处拉走材料,于是出现了塌角现象.
7.回转体和复杂壳体零件钣金制造方法及其主要缺陷。

旋压：锥形件成形容易，半球稍难，圆筒形最难；
胀形：不适用于小型零件；
拉深：易凸缘起皱，筒壁拉裂，模具套数多，成本高，一般不适用于小批量生产。

空心旋转体----旋压、胀形、拉深
拉深：
起皱，拉断。

起皱是板料在变形过程中,由于切向力受压失稳而造成的。

为了防止凸缘起皱,通常采用压边装置,在凹模模面上将毛料压住,防止和减少起皱。

拉断乃是拉深过程中凸模强行将板料拉入凹模,拉力超过筒壁的强度极限而造成的。

旋压：可旋压的工件形状只能是旋转体,主要有筒形、锥形、曲母线形和组合形(前三种相互组合而成) 四类。

锥形件成型容易，半球形稍难，圆筒形最难，与拉深相反。

胀形：
盒件体----拉深、落锤
复杂壳体：落压成形，橡皮拉深成形
落压：
1)落锤冲击力的大小可根据成形需要在机床额定范围内灵活控制。

在落压成形过程中,可以猛击,可以慢下轻压,也可以停留短时间保压。

2)在落压成形过程中,为防止毛料或工件出现死皱、破裂或错位,可视具体情况灵活地垫橡皮
或层板,逐次、渐进地成形;也可根据实际需要,随时穿插平皱、消皱、“收”料、“放”料以及切边与开孔等辅助性加工。

3)落锤构造简单,使用维护方便,开敞性好,开启高度及台面尺寸大,可成形零件的尺寸范围广。

4)所用模具(落压模)结构简单,费用低,制模周期短; 适合飞机“品种多、批量小、变化快”的生产特点。

5)成形的零件准确度及表面质量较差,废品率较高。

6)落锤开动时噪声大,安全性及工作条件较差,需要技术熟练的工人操作。

7)落压成形是半机械半手工的成形方法,适用于中、小批生产。

橡皮拉深成形
省去了专用凹模,还使零件的成形极限与表面质量得到显著的改善。

8.橡皮成形的优点。

优点
1一次可同时成形多个零件,生产效率高;
2模胎结构简单,只使用半模;
3零件的表面质量高,没有擦伤或划伤等。

缺点
1需用压力高的压床,容框面积愈大,生产率愈高,单位成型压力大，零件的贴胎度越好。

随着工作面积和单位压力不断增大，压床价格十分昂贵。

2成形后的零件还要修整，恰当的使用大的成型压力，可以减少修整;
3成形零件的高度有一定限度;
4橡皮使用寿命有限,使用寿命除与橡皮质量有关外,还取决于工人的操作。

9.喷丸成形对表面强化的实质是什么。

1.工艺装备简单，不需要成型模具，因此零件制造成本低，对零件尺寸大小的适应性强。

2.喷丸成型后，沿着零件厚度方向上下两个表面均形成残余应力，因此在零件成形的同时还改善了疲劳性能。

3.既可以形成单曲率零件，也可以形成复杂双曲率零件。

主要用于强化工件表层，使表面层产生压缩应力,以提高抗疲劳强度以及耐腐蚀能力。

后来又称为整体壁板加工方法之一。

10.垫式压床（格林式压床）、囊式压床的压力比较。

囊式吨位高，可以成形尺寸更大的零件，压床的结构大为简化，占地面积小，成本低。

11.减少滚弯成形零件始端和末端直线段的方法。

1.先闸压成形始末端曲率,后滚弯成形
2.两端留工艺余量, 成形后切除
3.加垫板滚弯
钣金拉深成形工艺中常见的缺陷
凸缘起皱，筒壁拉裂
何为冲裁时的简单模、连续模和复合模
简单模：只有一对凸凹模，在每个冲程中只能完成一种裁件或冲孔工作。

连续模：系在一套模具内，依一定顺序，在几个冲程内完成一个零件的全部裁件及冲孔工作。

复合模：在一个冲程内同时完成零件内外形的冲裁工作。

极限拉伸系数及多次拉深
拉深系数：d/D 多次拉深：如果总的拉深系数小于极限拉深系数，则需多次拉深才能最终成形。

第五章
集中装配原则和分散装配原则
如果一个部件的装配工作在较多的工作地点和工艺装备上进行，即为分散装配原则；相反，如装配工作集中在少数工作地、在少量的工艺装备上进行，这就是集中装配原则。

采用分散装配原则的效果主要是：增加平行工作地，装配工作可分散进行，扩大了工作面；结构开敞可达性好，改善了装配劳动条件，并有利于装配连接工作的机械化和自动化。

从而能提高劳动生产率，缩短部件装配周期，也有利于提高装配质量。

而集中装配原则的主要优点是：需要的专用装配工艺装备较少，协调关系比较简单。

因此可使生产准备周期缩短，也可减少工艺装备的费用。

1.飞机结构分离面的划分依据、连接方式。

1.设计分离面是根据构造上和使用上的要求而确定的。

设计分离面都采用可卸连接(如螺栓连接、铰链接合等),而且一般要求它们具有互换性。

2.工艺分离面是由于生产上的需要。

为了合理地满足工艺过程的要求,按部件进行工艺分解而划分出来的分离面。

由部件划分成的段件; 以及由部件、段件再进一步划分出来的板件和组合件,这些都是工艺分离面。

工艺分离面之间一般都采用不可卸连接, 如铆接、胶接、焊接等,装配成部件后.这些分离面就消失了
两种原则：分散专配原则和集中装配原则。

2.装配准确度的要求。

1.部件气动力外形准确度--外形要求
2.部件间相对位置的准确度
3.部件内部组合件和零件的位置准确度
4.部件之间接头配合的准确度
5.其他准确度要求
3.四种装配定位方法、优缺点。

按划线定位
特点:划线法的定位准确度取决于工人技术水平,生产率低,对工人要求较高。

适用:它主要用在试制和小量生产时,尤其是用于刚度较大、位置准确度要求不高,或者尺寸关系比较简单的工件,而在成批生产中采用较少
按基准工件定位
按基准工件或先装工件定位后装工件。

特点:是一般机械制造中基本的装配定位方法,其定位准确度取决于工件的刚度和加工准确度。

适用:刚度比较大的工件,在飞机装配中,由于工件刚性差,构造复杂,此法常作为辅助的定位方法。

按装配夹具(型架)定位
特点:
优点1.定位准确可靠:按夹具的定位件定位,由于夹紧、支托作用,对于低刚性零件还能消除定位间隙,限制装配变形2.生产率较高:利用夹具进行装配定位操作迅速方便。

缺点:但要求装配夹具保证相互协调,夹具的制造费用高, 工作量大,生产准备时间长适用:
飞适用:机装配中最广泛应用的基本定位方法
按装配孔定位
特点: 按装配孔定位的准确度主要取决于装配孔的协同制造方法,以及定位时孔、销的配合精度。

由于协调环节较多,误差积累一般较大。

显著的优点是:定位方便迅速,不需要专用夹具,或者可简化夹具, 提高定位效率。

因此,在能够保证定位准确度要求的前提下,应尽量广泛采用装配孔定位。

适用: 部件的骨架和组合件装配，一些平板以及单曲率和曲度变化不大的双曲度外形板件也有采用。

飞机钣金工艺中一些新工艺
1、高能成形：爆炸成形、电液成形、电磁成形
2、蠕变成形和应力松弛成形：蠕变成形、热变形
3、激光切割
4.三种装配基准及特点。

以部件骨架表面为基准
部件的气动外形准确度主要取决于骨架外形准确度。

误差积累的结果都反映到部件的蒙皮外形上，所以取得的部件气动外形，准确度比较低。

其误差积累为“由内向外”。

△部件外形=△骨架外形+△蒙皮厚度+△骨架与蒙皮间隙+△装配变形＋△骨架零件外形制造误差
以蒙皮外形为基准
部件的气动外形准确度主要取决于型架制造准确度和装配连接的变形。

积累的误差在骨架内部连接时由补偿方法消除，所以取得的部件气动外形，准确度比较高。

特点是装配过程中，蒙皮外表面贴紧在夹具定位件上。

其误差积累为“由外向内”
△部件外形=△卡板外形+△卡板与蒙皮间隙+△装配变形
以工艺孔为基准
部件的气动外形准确度主要取决于工艺孔位置及其孔、销配合的精度。

由于基准转换以及工艺孔和定位件协调制造的环节多，误差积累比较大，而且还受蒙皮板件的刚度及其外形准确度的影响，这方法多适用于外形准确度要求较低的部件。

5.四种装配连接方法、应用及其优缺点。

铆接
是飞机制造中应用最广泛的连接方法。