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机器人钻铆系统研究与应用现状

战强;陈祥臻

【摘要】铆接是飞机装配中的主要连接方式,高效高质量的钻孔与铆接技术是提高

飞机装配质量与装配效率的关键.机器人钻铆系统以其高灵活性、低成本的特点逐

渐进入到飞机装配领域,成为自动化钻铆系统中的新军.首先对国内外机器人钻铆系

统的研究和应用状况进行了介绍和分析,然后对国内机器人钻铆系统存在的主要问

题进行了概括,最后总结了目前机器人钻铆系统需解决的关键技术及相关研究工作,

以供研究者们参考.%Rivetingisthemainconnectionmodeinaircraft

assembly.Highefficiencyandhighqualitydrillingandrivetingtechnology

isthekeytoimprovetheassemblyqualityandassemblyefficiencyof

aircraft.Withitshighflexibilityandlowcost,therobotdrillingandriveting

systemhasgraduallyenteredthefieldofaircraftassemblyandbecomesa

newforceintheautomaticdrillingandrivetingsystem.Firstly,theresearch

statusandapplicationofrobotdrillingandrivetingsystemathomeand

abroadareintroducedandanalyzed.Then,themainproblemsexistingin

therobotdrillingandrivetingsystemathomearesummarized.Finally,the

keytechnologiestobesolvedinthisareaaresummarized,whichprovide

ref-erencefortheresearchers.

【期刊名称】《航空制造技术》

【年(卷),期】2018(061)004

【总页数】7页(P24-30)

【关键词】机器人钻铆;手工钻铆;自动钻铆;飞机装配;钻铆质量

【作者】战强;陈祥臻

【作者单位】北京航空航天大学机器人研究所,北京100191;北京航空航天大学机

器人研究所,北京100191

【正文语种】中文

现代飞机制造技术的发展对飞机的疲劳寿命、密封、防腐的要求越来越高[1]，例

如我国的军机、干线飞机的寿命要求分别为8000飞行小时和50000飞行小时以

上。据统计，飞机机体疲劳失效事故的70%源于结构连接部位，其中80%的疲劳

裂纹产生于连接孔处，因此连接质量极大地影响着飞机的安全和寿命[2]。目前飞

机制造工作量的30%～45%为飞机装配工作，其中装配方式以铆接为主，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[3]。钻铆连接方式具有

工艺过程简单、检查和排除故障容易、连接强度稳定可靠、适用于结构复杂的各种

金属和非金属材料之间连接等优点[4]。

目前，飞机钻铆方式主要有两种：手工钻铆、自动化钻铆。手工钻铆灵活性高，但

钻铆质量、重复性以及钻铆效率上仍存在不足，同时钻铆过程中产生的废屑会威胁

人体健康[5]。国外钻铆技术几十年的应用证明，自动化钻铆效率比手工钻铆高10

倍，同时能够节约安装成本、改善劳动条件、确保安装质量、减少人为因素造成的

缺陷[1]，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[6]。目前主要有3种自动化钻铆系统：基于全自动托架的自动钻铆系

统（包含C型和D型钻铆系统）、龙门式自动钻铆系统（包含龙门卧式、立式钻

铆系统，机身半筒段环铆系统）和机器人钻铆系统[7]。这3种钻铆系统与手工钻

铆在灵活性与加工质量上的对比关系如图1所示。前两种自动钻铆系统的加工质

量高，但设备体积庞大、系统复杂、价格昂贵，应用局限性较高。随着工业机器人

负载能力、位置精度的提高，配备了多功能末端执行器的机器人钻铆系统既能保证

设备的灵活性，同时也能保证加工的精度和效率[8-9]。目前，机器人钻铆系统主

要应用于飞机翼面类、壁板类等可达性好的组、部件的自动钻孔和铆接等