飞机制造工艺基础1。
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飞机制造工艺基础
Fundamental of Aircraft Manufacturing Technologies
School of Aerospace Engineering, SYIAE Frederick Lincoln
一.教材与参考书
1.程宝蕖，张麟，黄良，佘公藩.飞机制造工艺学.南 京：南京航空学院.1984 2.范玉青.现代飞机制造技术.北京：北京航空航天大 学出版社，2001 2.胡世光，陈鹤峥.板料冷压成形的工程解析.北京： 北京航空航天大学出版社，2004 二、课程概况： 1.9W×4=36H； 2.学位课、考试课。
3.机体外形符合空气动力学要求，使升力、阻力比最大；பைடு நூலகம்4.结构尺寸大、外形复杂、精度高、零件数量多；
如C-5A银河运输机，翼展68米、机身全长75米，因此 决定了零件、组件和部件的尺寸也较大，波音 747的一块 整体壁板长达34米，一些零件在自重下都会引起变形。
结构是由形状复杂、连接面多、刚度小的钣金件（非 金属零件）组成的薄壳结构，加工和装配时易产生变形。
第一章 飞机制造工艺特点与 互换协调基本概念
§1.1 飞机研制工作的一般过程
（1）概念性设计（ Conceptual Design ）
全面构思，形成飞机设计方案的基本概念，并草拟 一个或几个能满足设计要求的初步设计方案。 内容：
-初步选定飞机的形式，进行气动外形布局 (常规布局、鸭 式布局、无尾布局、飞翼布局等 );
§1.3 飞机制造中的互换与协调基本概念
飞机批量生产要求 : 其结构零、组、部件具有 一定的互换性和严格的协调性。 由于飞机结构零件数量多，型面复杂，尺寸大而刚度低，装配阶段容 易变形等特点，除了对一般零、组、部件的几何尺寸和形位参数有互换性 和协调性要求之外，还对部件气动力外形和相对位置、部件对接分离面有 互换协调要求；对零、组、部件的结构强度、重量、重心位置等有互换性 要求。 经验证明，单纯靠采用公差配合制度和各种传统的通用量具很难保证 上述飞机制造的互换协调要求。
L-1011喷气式客机的蒙皮壁板，最大尺寸 2.5×12米， 成形误差要求小于0.3mm ；
一架飞机仅壳体的零件数量就在 1.5～10万，还不包括 几百万个螺钉、铆钉等。
二.飞机工艺特点 1.要采用新的互换与协调方法：
仅用一般机械制造业的公差配合制度，不能保证各零件、 部件之间的相互协调与互换的要求，要有飞机工业一套特 殊的互换与协调方法。 2.生产准备工作量大： 由于零件数量多、外形复杂，成形需要模具工装，装配需 要大量夹具和型架，还要有大量的标准工装，因此使生产 准备工作量很大。 3.批量小，手工劳动量大： 飞机型号、构造改动频繁，因此生产方法要具有机动性。 4.零件加工方法多种多样，装配劳动量比重大 。
-初选飞机基本参数； -选定发动机、主要的机载设备； -初选主要部件的几何参数； -粗略绘制飞机三面草图； -初步考虑飞机的总体布置方案、性能估算与初步方案 的修改； 特点：概念性设计多限于纸面上，实验少、费用低。
（2）初步设计（ Preliminary Design ）
对草拟的飞机设计方案进行修改和补充，进一步明确和 具体化，最终给出完整的飞机总体设计方案。 内容： -修改、补充和完善飞机的几何外形设计，给出完整的三 面图和理论外形； -全面安排与布置机载设备、系统和有效载荷； -初略布置飞机结构的承力系统和主要的承力构件； -重量计算、重心定位； -比较精确的气动力性能计算和操纵性、稳定性计算； -给出详细的飞机总体布置图； 特点： 一系列的（风洞）试验，有时需要全尺寸样机用来协调各 系统与装载的布置，费用较高。
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.外部互换性：整架飞机结构与其他成品（如发动机、座椅、仪表、 无线电设备等）之间的互换性。
4.内部互换性：飞机结构本身部件、组件或零件（如机翼、副翼、 襟翼、检查口盖）的互换性。
§1.2 飞机工艺的特点
工艺过程？ 是飞机生产过程的主体，是指直接改变所加工零
件的尺寸形状或材料性能，把零件装配成组合件、 部件和整机的过程。
飞机制造工艺过程特点与飞机产品的使用要求、 结构特点密切相关。 一.飞机产品使用要求与结构特点： 飞机-重于空气、靠自身动力维持空中飞行，空运人 员、物资和作战。 1.质量要求高：结构轻，不能有多余重量； 2.飞机结构要绝对安全；
?使用互换性 ?生产互换性
?外部互换性 ?内部互换性
?完全互换 ?不完全互换
（替换）
?厂内互换 ?厂际互换 ?国际互换
1.使用互换性： 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。互换的部件应具有相同（公差范围内） 连接面尺寸和形状、相同的对接螺栓孔和管道孔的位置、一致的气动力特 性、重量和重心位置，具有相同的技术特性。 2.生产互换性：
一.互换性基本概念
一般互换零（构、部）件的特性是：能与另外一个同样零（构、部） 件互相代替，完成一样准确的特定任务。互换性是产品相互配合部分的结 构属性，它指同名零、组、部件在几何尺寸、形位参数和物理、机械性能 各方面都能相互取代而具有的一致性。
二.互换性的分类
?按性质分类
?按互换部位
分类
?按互换级别 ?按制造分工
（3）详细设计（ Detail Design）
飞机的结构设计，包括部件设计和零构件设计。
内容： -要给出飞机各构件和系统的总图、装配图、零件图，以 及详细的重量和强度计算报告。
特点： 工作量大，要做许多试验（静强度试验、动强度试验、 寿命试验、各系统的地面台架试验等）。
后续工作：
原型机的试制、地面试验。如发现问题 →对原型机修改 →试飞→合格后，申请设计定型→型号合格证书，设计 过程完成→批生产。
Fundamental of Aircraft Manufacturing Technologies
School of Aerospace Engineering, SYIAE Frederick Lincoln
一.教材与参考书
1.程宝蕖，张麟，黄良，佘公藩.飞机制造工艺学.南 京：南京航空学院.1984 2.范玉青.现代飞机制造技术.北京：北京航空航天大 学出版社，2001 2.胡世光，陈鹤峥.板料冷压成形的工程解析.北京： 北京航空航天大学出版社，2004 二、课程概况： 1.9W×4=36H； 2.学位课、考试课。
3.机体外形符合空气动力学要求，使升力、阻力比最大；பைடு நூலகம்4.结构尺寸大、外形复杂、精度高、零件数量多；
如C-5A银河运输机，翼展68米、机身全长75米，因此 决定了零件、组件和部件的尺寸也较大，波音 747的一块 整体壁板长达34米，一些零件在自重下都会引起变形。
结构是由形状复杂、连接面多、刚度小的钣金件（非 金属零件）组成的薄壳结构，加工和装配时易产生变形。
第一章 飞机制造工艺特点与 互换协调基本概念
§1.1 飞机研制工作的一般过程
（1）概念性设计（ Conceptual Design ）
全面构思，形成飞机设计方案的基本概念，并草拟 一个或几个能满足设计要求的初步设计方案。 内容：
-初步选定飞机的形式，进行气动外形布局 (常规布局、鸭 式布局、无尾布局、飞翼布局等 );
§1.3 飞机制造中的互换与协调基本概念
飞机批量生产要求 : 其结构零、组、部件具有 一定的互换性和严格的协调性。 由于飞机结构零件数量多，型面复杂，尺寸大而刚度低，装配阶段容 易变形等特点，除了对一般零、组、部件的几何尺寸和形位参数有互换性 和协调性要求之外，还对部件气动力外形和相对位置、部件对接分离面有 互换协调要求；对零、组、部件的结构强度、重量、重心位置等有互换性 要求。 经验证明，单纯靠采用公差配合制度和各种传统的通用量具很难保证 上述飞机制造的互换协调要求。
L-1011喷气式客机的蒙皮壁板，最大尺寸 2.5×12米， 成形误差要求小于0.3mm ；
一架飞机仅壳体的零件数量就在 1.5～10万，还不包括 几百万个螺钉、铆钉等。
二.飞机工艺特点 1.要采用新的互换与协调方法：
仅用一般机械制造业的公差配合制度，不能保证各零件、 部件之间的相互协调与互换的要求，要有飞机工业一套特 殊的互换与协调方法。 2.生产准备工作量大： 由于零件数量多、外形复杂，成形需要模具工装，装配需 要大量夹具和型架，还要有大量的标准工装，因此使生产 准备工作量很大。 3.批量小，手工劳动量大： 飞机型号、构造改动频繁，因此生产方法要具有机动性。 4.零件加工方法多种多样，装配劳动量比重大 。
-初选飞机基本参数； -选定发动机、主要的机载设备； -初选主要部件的几何参数； -粗略绘制飞机三面草图； -初步考虑飞机的总体布置方案、性能估算与初步方案 的修改； 特点：概念性设计多限于纸面上，实验少、费用低。
（2）初步设计（ Preliminary Design ）
对草拟的飞机设计方案进行修改和补充，进一步明确和 具体化，最终给出完整的飞机总体设计方案。 内容： -修改、补充和完善飞机的几何外形设计，给出完整的三 面图和理论外形； -全面安排与布置机载设备、系统和有效载荷； -初略布置飞机结构的承力系统和主要的承力构件； -重量计算、重心定位； -比较精确的气动力性能计算和操纵性、稳定性计算； -给出详细的飞机总体布置图； 特点： 一系列的（风洞）试验，有时需要全尺寸样机用来协调各 系统与装载的布置，费用较高。
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.外部互换性：整架飞机结构与其他成品（如发动机、座椅、仪表、 无线电设备等）之间的互换性。
4.内部互换性：飞机结构本身部件、组件或零件（如机翼、副翼、 襟翼、检查口盖）的互换性。
§1.2 飞机工艺的特点
工艺过程？ 是飞机生产过程的主体，是指直接改变所加工零
件的尺寸形状或材料性能，把零件装配成组合件、 部件和整机的过程。
飞机制造工艺过程特点与飞机产品的使用要求、 结构特点密切相关。 一.飞机产品使用要求与结构特点： 飞机-重于空气、靠自身动力维持空中飞行，空运人 员、物资和作战。 1.质量要求高：结构轻，不能有多余重量； 2.飞机结构要绝对安全；
?使用互换性 ?生产互换性
?外部互换性 ?内部互换性
?完全互换 ?不完全互换
（替换）
?厂内互换 ?厂际互换 ?国际互换
1.使用互换性： 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。互换的部件应具有相同（公差范围内） 连接面尺寸和形状、相同的对接螺栓孔和管道孔的位置、一致的气动力特 性、重量和重心位置，具有相同的技术特性。 2.生产互换性：
一.互换性基本概念
一般互换零（构、部）件的特性是：能与另外一个同样零（构、部） 件互相代替，完成一样准确的特定任务。互换性是产品相互配合部分的结 构属性，它指同名零、组、部件在几何尺寸、形位参数和物理、机械性能 各方面都能相互取代而具有的一致性。
二.互换性的分类
?按性质分类
?按互换部位
分类
?按互换级别 ?按制造分工
（3）详细设计（ Detail Design）
飞机的结构设计，包括部件设计和零构件设计。
内容： -要给出飞机各构件和系统的总图、装配图、零件图，以 及详细的重量和强度计算报告。
特点： 工作量大，要做许多试验（静强度试验、动强度试验、 寿命试验、各系统的地面台架试验等）。
后续工作：
原型机的试制、地面试验。如发现问题 →对原型机修改 →试飞→合格后，申请设计定型→型号合格证书，设计 过程完成→批生产。