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第一章前言

1.1前言

飞机制造中铆接装配占有十分重要的地位，据估算，飞机装配劳动量约占整

个飞机制造劳动量的40%～50%，其中铆接占30%。随着对飞机性能要求的不断提

高，人们愈来愈重视铆接质量，使其适应质量稳定、生产速率高、疲劳寿命长的

要求。在这样的背景下，自动钻铆技术开发成功并首先在世界著名的航空企业波

音、空中客车公司中得到应用，由此迈开飞行器装配自动化的步伐，并逐渐显示

出其强大技术优势，促进了飞机装配的历史性变革。随着我国航空工业军民用飞

机性能、水平等方面的不断提高，航空企业在铆接装配中也在不断地探索应用自

动钻铆技术。

1.2自动钻铆技术概述

自动钻铆技术从上个世纪50年代开始起步，经历了手动、半自动化、全自

动化等阶段，在其发展过程中，不断吸收了其他技术，如自动控制、传感器、计

算机仿真、计算机远程控制和远程通信以及机器人等领域中的新技术和新工艺。

自动钻铆技术也因此成为一门综合多学科、多技术的专用技术，并逐渐向多任务

集成、智能化、网络化方向发展。

当今世界飞机制造技术的发展趋势表明，在很长一段时间内，铆接技术仍将

是飞行器结构部件最可靠的连接技术。然而旧的铆接方法手工作业劳动强度高，

铆接质量差，己不能满足现代飞机生产制造的要求。自动钻铆技术已成为飞机制

造业发展的必然趋势。

当代飞机制造技术的发展，对疲劳寿命、密封、防腐的要求越来越高，为了

满足飞机对各种性能的要求，航空制造领域发展了各种先进技术，其中机械连接

的干涉配合无头铆钉自动钻铆技术就是其中之一(图1-1为国外自动钻铆机)。

早期的自动钻铆技术仅限于单机的过程自动化，只能完成自动的切削加工和

铆接等过程，尚不具备自动化定位的特点，可以看作是单台的加工机床。随着现

代工程技术、自动化技术、数字制造技术和人工智能技术的日益完备和发展，自

动钻铆技术实现了实质性的突破，已经初步形成了自动化装配系统。该系统的出

现不仅大大提高了飞机制造的经济效益、社会效益和环境生态效益，而且对改进

飞机设计方式和提高工艺技术水平也有明显的促进和推动作用，主要表现在

以下几个方面：

(1)通过数字化模型和智能化定位控制来完成飞行器组件的自动化装配。在

解决自动定位方式的过程中，逐渐克服了飞行器结构尺寸带来的影响，目前已经

能实现超过180°机身超大型壁板的自动化铆接装配和15m以上整机机翼的自动

化定位铆接装配。

图1-1国内自动钻铆机

(2)国外已经出现的自动精确引导对合定位装置，在自动化装配系统中起到

了很好的协调作用。飞机的各个部分都有相应的专用自动装配设备与之对应，共

用工艺数据库并传递飞机的数字化数据，完成部件制造，最终对分离的部件实现

精确定位对合，完成总装。

(3)智能化机器人的发展也促进了自动钻铆技术向自动化装配系统的演变。

目前，经过特殊设计的带颚式工作头的智能机器人可以进行如长桁、长桁夹和隔

框之间等狭窄区域的连接以及剪切带的安装工作，可以达到很高的效率和自动识

别精度。这为解决飞行器设计中的结构设计限制提供了新的解决方案。

(4)自动化控制技术的实现和突破大大提高了自动化装配系统的可靠性和实

用性。飞机工艺技术也因此得到新的补充和发展。例如，由GEMCOR公司开发成

功的无头铆钉挤压安装技术可以得到目前为止经实验证实的最好的干涉量，提高

了铆接后的材料疲劳属性和密封性，可广泛应用于机翼部件和整体油箱部件。

(5)BR歍JE公司开发出的柔性托架系统可以自动适应任何形式的壁板形状

且具有记忆功能，在铆接过程中，真空吸附头可在程序的控制下自动躲避下铆头

的铆接和移动动作，极具智能性。

(6)自动钻铆技术今后的发展方向以及自动化装配需求将会使飞机设计技术

与自动钻铆技术有机结合，在满足飞机自身功能和结构要求的前提下尽可能采用

易于实现自动钻铆的设计结构，使其更加紧密地结合起来，发挥自动钻铆系统的

制造优势和技术特点。

未来的自动钻铆技术将向大系统方向发展，信息的网络化将使单一的设备有

机地联系起来，进而形成自动化装配系统。在这个系统中，所有的数据资源被集

中共享和处理，并能实现自动化调度，让所有具有不同结构和不同装配特点的自

动化加工设备和自动化工装集中形成一体，自动完成从机翼、机身、发动机舱等

部件到部件之间自动对合的工作，