飞机制造工艺基础1

1、飞机制造工艺基础飞机制造工艺基础Fundamental of Aircraft Manufacturing TechnologiesSchool of Aerospace Engineering, SYIAE Frederick Lincoln一一. .教材与参考书教材与参考书1.1.程宝蕖，张麟，黄良，佘公藩程宝蕖，张麟，黄良，佘公藩. .飞机制造工艺学飞机制造工艺学. .南南京：南京航空学院京：南京航空学院.1984.19842.2.范玉青范玉青. .现代飞机制造技术现代飞机制造技术. .北京：北京航空航天大北京：北京航空航天大学出版社，学出版社，200120012.2.胡世光，陈鹤峥胡世

2、光，陈鹤峥. .板料冷压成形的工程解析板料冷压成形的工程解析. .北京：北京：北京航空航天大学出版社，北京航空航天大学出版社，20042004二、课程概况：二、课程概况：1.9W1.9W4=36H4=36H；2.2.学位课、考试课。学位课、考试课。第一章第一章 飞机制造工艺特点与飞机制造工艺特点与 互换协调基本概念互换协调基本概念 1.1 飞机研制工作的一般过程飞机研制工作的一般过程（1 1）概念性设计）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。一个或几个能

3、满足设计要求的初步设计方案。内容：内容： -初步选定飞机的形式，进行气动外形布局初步选定飞机的形式，进行气动外形布局(常规布局、鸭常规布局、鸭式布局、无尾布局、飞翼布局等式布局、无尾布局、飞翼布局等); -初选飞机基本参数；初选飞机基本参数； -选定发动机、主要的机载设备；选定发动机、主要的机载设备； -初选主要部件的几何参数；初选主要部件的几何参数； -粗略绘制飞机三面草图；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；的修改；特点：概念性设计多限于纸面上，实验少、费用低。特点：概念性设计多限于纸面上，实验少、费

4、用低。（2 2）初步设计）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。具体化，最终给出完整的飞机总体设计方案。内容：内容： -修改、补充和完善飞机的几何外形设计，给出完整的三修改、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；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；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；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；重

5、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；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；给出详细的飞机总体布置图；特点：特点：一系列的（风洞）试验，有时需要全尺寸样机用来协调各一系列的（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。系统与装载的布置，费用较高。（3 3）详细设计）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。飞机的结构设计，包括部件设计和零构件设计。内容：内容： -要给出飞机各构件和系统的总图、装配图、零件图，以要给出飞机各构件和系统的总图、装配图、零件图，以及详

6、细的重量和强度计算报告。及详细的重量和强度计算报告。特点：特点： 工作量大，要做许多试验（静强度试验、动强度试验、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）。寿命试验、各系统的地面台架试验等）。后续工作：后续工作： 原型机的试制、地面试验。如发现问题原型机的试制、地面试验。如发现问题对原型机修改对原型机修改试飞试飞合格后，申请设计定型合格后，申请设计定型型号合格证书，设计型号合格证书，设计过程完成过程完成批生产。批生产。1.2 飞机工艺的特点飞机工艺的特点工艺过程？工艺过程？ 是飞机生产过程的主体，是指直接改变所加工零是飞机生产过程的主体，是指直接改变所

7、加工零件的尺寸形状或材料性能，把零件装配成组合件、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。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、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。结构特点密切相关。一一. .飞机产品使用要求与结构特点：飞机产品使用要求与结构特点：飞机飞机- -重于空气、靠自身动力维持空中飞行，空运人重于空气、靠自身动力维持空中飞行，空运人员、物资和作战。员、物资和作战。1.1.质量要求高：结构轻，不能有多余重量；质量要求高：结构轻，不能有多余重量；2.2.飞机结构要绝对安全；飞机结构要绝对安全； 3.机体外形符合空气动力学

8、要求，使升力、阻力比最大；机体外形符合空气动力学要求，使升力、阻力比最大； 4.结构尺寸大、外形复杂、精度高、零件数量多；结构尺寸大、外形复杂、精度高、零件数量多； 如如C-5A银河运输机，翼展银河运输机，翼展68米、机身全长米、机身全长75米，因此米，因此决定了零件、组件和部件的尺寸也较大，波音决定了零件、组件和部件的尺寸也较大，波音747的一块整的一块整体壁板长达体壁板长达34米，一些零件在自重下都会引起变形。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。金属

9、零件）组成的薄壳结构，加工和装配时易产生变形。 L-1011喷气式客机的蒙皮壁板，最大尺寸喷气式客机的蒙皮壁板，最大尺寸2.512米，米，成形误差要求小于成形误差要求小于0.3mm； 一架飞机仅壳体的零件数量就在一架飞机仅壳体的零件数量就在1.510万，还不包括万，还不包括几百万个螺钉、铆钉等。几百万个螺钉、铆钉等。 二二. .飞机工艺特点飞机工艺特点 1.要采用新的互换与协调方法：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、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部件之间的相互协调与互换的要求，要有

10、飞机工业一套特殊的互换与协调方法。殊的互换与协调方法。2.生产准备工作量大：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。准备工作量很大。3.批量小，手工劳动量大：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。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，装配劳动量比重大零件加工方法多种多样，装配劳动量比重大。1.3 飞机制造中的互换与协调基本概念飞

11、机制造中的互换与协调基本概念 飞机批量生产要求飞机批量生产要求: 其结构零、组、部件具有其结构零、组、部件具有一定一定的互换性和的互换性和严格严格的协调性。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、重心位置等有面

12、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。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。上述飞机制造的互换协调要求。一一.互换性基本概念互换性基本概念 一般互换零（构、部）件的特性是：能与另外一个同样零（构、部）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

13、、机械性能构属性，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。各方面都能相互取代而具有的一致性。分类分类按性质分类按性质分类使用互换性使用互换性生产互换性生产互换性外部互换性外部互换性内部互换性内部互换性完全互换完全互换不完全互换不完全互换（替换）（替换）按互换部位按互换部位按互换级别按互换级别二二. .互换性的分类互换性的分类按制造分工按制造分工厂内互换厂内互换厂际互换厂际互换国际互换国际互换1.使用互换性：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

14、翼、尾翼、活动面、各种舱门、口盖）或成品件（如发动机、特种（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）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。性、重量和重心位置，具有相同的技术特性。2.生产互换性

15、：生产互换性： 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。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。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、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。无线电设备等）之间的互换性。4.内部互换性：飞机结构本身

16、部件、组件或零件（如机翼、副翼、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。襟翼、检查口盖）的互换性。5.完全互换：一个零件、组件或部件能代替同一图号的另一个零件、完全互换：一个零件、组件或部件能代替同一图号的另一个零件、 组件或部件。在装配或安装时，仅需用连接件而不需组件或部件。在装配或安装时，仅需用连接件而不需 要补加工即可满足所有物理、功能和结构的要求。要补加工即可满足所有物理、功能和结构的要求。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（

17、钻孔、铰孔、部件，允许在现场进行修配或补充加工（钻孔、铰孔、 锉修、敲修）来达到使用要求。锉修、敲修）来达到使用要求。7.厂际互换：厂际互换： 同一型号飞机由几个工厂生产，如零、部件之间可以互换，就同一型号飞机由几个工厂生产，如零、部件之间可以互换，就称厂际互换。称厂际互换。8.8.厂内互换：工厂内部生产的同类产品间具有互换性。厂内互换：工厂内部生产的同类产品间具有互换性。三三.飞机制造中的互换要求飞机制造中的互换要求1.气动力外形的互换要求气动力外形的互换要求 组合件和部件本身的气动力外形互换组合件和部件本身的气动力外形互换 组合件、部件与相邻件相对位置技术要求组合件、部件与相邻件相对位置技

18、术要求2.部件对接接头的互换要求部件对接接头的互换要求 对接配合部位的协调要求对接配合部位的协调要求 对接处间隙要求对接处间隙要求 对接处切面外形吻合性要求对接处切面外形吻合性要求3.强度互换要求强度互换要求 零组部件的物理机械性能和加工尺寸应保持在一定误差范围之内，零组部件的物理机械性能和加工尺寸应保持在一定误差范围之内，以保证产品的强度和使用要求。以保证产品的强度和使用要求。4.重量（包括重心）互换要求重量（包括重心）互换要求 组合件和部件的重量和重心应符合技术条件要求。组合件和部件的重量和重心应符合技术条件要求。 四四.飞机生产中的协调问题飞机生产中的协调问题 协调与互换是两个不同的概念

19、。协调与互换是两个不同的概念。互换：成批或大量生产中，同一产品中任取其一，其几何形状、物理机互换：成批或大量生产中，同一产品中任取其一，其几何形状、物理机械性能在一定的误差范围内，并在装配过程中不需要任何修配和补加械性能在一定的误差范围内，并在装配过程中不需要任何修配和补加工（完全互换）就能完全满足设计所规定的要求。工（完全互换）就能完全满足设计所规定的要求。协调：指两个相互配合零件之间，或零件与工装之间的对应尺寸和形状协调：指两个相互配合零件之间，或零件与工装之间的对应尺寸和形状的一致性。协调性指有协调关系（配合、对应关系等）的几何尺寸、的一致性。协调性指有协调关系（配合、对应关系等）的几何

20、尺寸、形位参数都能兼容而具有的一致性。形位参数都能兼容而具有的一致性。1.1.飞机制造准确度、协调准确度：飞机制造准确度、协调准确度：制造准确度：制造准确度： 实际工件与设计图纸上的理想几何尺寸和形状的近似程度；实际工件与设计图纸上的理想几何尺寸和形状的近似程度；协调准确度：协调准确度： 两个相配合的零件、组合件或部件之间配合的实际几何尺寸和形状两个相配合的零件、组合件或部件之间配合的实际几何尺寸和形状的近似程度。的近似程度。例：图例：图1-21-2所示的机身前段和中段相接处：所示的机身前段和中段相接处：图纸规定为同一理想直径图纸规定为同一理想直径D D；实际上分别制造时：实际上分别制造时：前

21、段：前段：D1D1；中段：；中段：D2D2则（则（D1-DD1-D）和（）和（D2-DD2-D）分别为）分别为 机身前段、中段的制造误差。机身前段、中段的制造误差。 而（而（D1-D2D1-D2）为机身两段之间的协调误差，）为机身两段之间的协调误差，协调误差的统计特征就说明了它们之间的协调准确度。协调误差的统计特征就说明了它们之间的协调准确度。 飞机生产中，一般对协调准确度的要求比对制造准确度的要求更高。飞机生产中，一般对协调准确度的要求比对制造准确度的要求更高。 制造准确度只与零、部件本身的制造过程有关，而协调准确度取决制造准确度只与零、部件本身的制造过程有关，而协调准确度取决于有关的两个相

22、配合部分制造过程之间的相互联系。这种相互联系就是于有关的两个相配合部分制造过程之间的相互联系。这种相互联系就是协调原理。协调原理。2.2.协调原理协调原理( (保证互换协调的尺寸传递原理保证互换协调的尺寸传递原理) )： 从保证飞机产品几何准确度的角度看，产品的制造过程就是将产品从保证飞机产品几何准确度的角度看，产品的制造过程就是将产品图样上的理论尺寸以最小的误差传递到产品上去的过程。图样上的理论尺寸以最小的误差传递到产品上去的过程。 传统的飞机制造模式中，飞机零件大多为钣金件，不能用一般的机传统的飞机制造模式中，飞机零件大多为钣金件，不能用一般的机械加工方法来制造，而是利用大量的标准和专用的

23、工艺装备来制造，械加工方法来制造，而是利用大量的标准和专用的工艺装备来制造，这些工艺装备能以实物模拟量体现产品的尺寸和形状。在将这些零件这些工艺装备能以实物模拟量体现产品的尺寸和形状。在将这些零件装配成组合件和部件时，其装配准确度和互换性的保证方法也不能像装配成组合件和部件时，其装配准确度和互换性的保证方法也不能像一般机械产品那样靠零件的制造准确度本身来保证，而必须要以上述一般机械产品那样靠零件的制造准确度本身来保证，而必须要以上述装配工艺装备来保证。装配工艺装备来保证。 在飞机制造中，将产品理论尺寸传递到工艺装备上去往往要经过很在飞机制造中，将产品理论尺寸传递到工艺装备上去往往要经过很多传递

24、环节和多次反复移形过程。在制订产品的装配和协调方案时，多传递环节和多次反复移形过程。在制订产品的装配和协调方案时，要注意选择合理的、能保证各类工艺装备协调的尺寸传递体系（协调要注意选择合理的、能保证各类工艺装备协调的尺寸传递体系（协调路线）。路线）。 工艺装备的协调路线是：根据所采用的尺寸传递体系说明，由产品图纸通过实物模拟量（模线、样板、标准工艺装备）或数字信息（产品几何数学模型），将机体上某一配合或对接部位中一个或一组协调的尺寸和形状，传递到有关工艺装备上去的传递环节、传递关系和传递流程图。3.保证协调准确度的基本方法 无论是采用一般及其制造中的公差配合制度，还是采用模线样板方法作为飞机制

25、造中保证互换性的方法，产品互换性的基础都是保证制造准确度与协调准确度。 显然，要使两个相互配合的零显然，要使两个相互配合的零件的同名尺寸相互协调，它们的件的同名尺寸相互协调，它们的尺寸传递过程之间就必然存在一尺寸传递过程之间就必然存在一定的联系。定的联系。 如图所示，零件如图所示，零件A A和零件和零件B B是是要相互协调的。假定要相互协调的。假定L LA A和和L LB B是协调是协调尺寸，则它们的形成经过了许多尺寸，则它们的形成经过了许多次尺寸传递，其中有的是两个尺次尺寸传递，其中有的是两个尺寸公共的环节，有的尺寸是两个寸公共的环节，有的尺寸是两个尺寸各自的环节，后者将产生两尺寸各自的环节

26、，后者将产生两个尺寸的协调误差个尺寸的协调误差ABAB。保证协调准确度的基本方法保证协调准确度的基本方法尺寸尺寸L的制造与协调路线图的制造与协调路线图联系因数联系因数K K（表示两个零件在尺寸传递过程中的联系紧密程度）：（表示两个零件在尺寸传递过程中的联系紧密程度）：)(221nnmK式中：式中：m-尺寸传递中公共环节的数量；尺寸传递中公共环节的数量；n1、n2-零件零件A、B尺寸传递中各自环节的数量；尺寸传递中各自环节的数量；若若m1,两个零件在尺寸传递中只有一个公共环节，两个零件在尺寸传递中只有一个公共环节，K最小，相当最小，相当 于于独立制造；独立制造；随随m增大增大,K值也增大，两个零

27、件有关尺寸值也增大，两个零件有关尺寸 相互联系愈加密切；相互联系愈加密切；若若n1n21,K值最大，相当于修配原则制造，协调性最佳。值最大，相当于修配原则制造，协调性最佳。原则：原则： 要想提高协调准确度，除了努力提高零件制造准确度之外，减少制要想提高协调准确度，除了努力提高零件制造准确度之外，减少制造环节或增加两个零件尺寸传递过程中的公共环节以缩短尺寸的协调过造环节或增加两个零件尺寸传递过程中的公共环节以缩短尺寸的协调过程都是非常必要的。程都是非常必要的。有三种不同的原则取得尺寸协调的过程：有三种不同的原则取得尺寸协调的过程：（a a）协调过程称零件按独立制造的原则形成的协调过程；）协调过程

28、称零件按独立制造的原则形成的协调过程；（b b）按相互联系制造原则形成的协调过程；）按相互联系制造原则形成的协调过程；（c c）按补偿原则制造所形成的协调过程。）按补偿原则制造所形成的协调过程。3.13.1按独立制造原则进行协调按独立制造原则进行协调 这种协调原则传递尺寸的过程这种协调原则传递尺寸的过程如图所示。只有如图所示。只有1 1个公共环节，个公共环节，以后各环节都是单独进行的。以后各环节都是单独进行的。按独立制造原则进行协调的尺寸传递原理按独立制造原则进行协调的尺寸传递原理制造误差的方程式可以写成下列形式：制造误差的方程式可以写成下列形式：110niiA210njjB 其中：其中：0原

29、始尺寸的误差；原始尺寸的误差； i零件零件A尺寸传递中的第尺寸传递中的第i个环节的误差；个环节的误差； j零件零件B尺寸传递中的第尺寸传递中的第j个环节的误差；个环节的误差； n1、n2分别为零件分别为零件A、B尺寸链的环节总数量。尺寸链的环节总数量。因此，因此，A和和B零件尺寸的协调误差可由下式确定：零件尺寸的协调误差可由下式确定： 2111njjniiBAAB协调误差带公式为：协调误差带公式为：2111njjniiAB结论：结论： 对于相互配合的零件，按独立制造原则进行协调时，协调准确度实际上对于相互配合的零件，按独立制造原则进行协调时，协调准确度实际上要低于各个零件本身的制造准确度。为保

30、证两个零件具有比较高的协调准确要低于各个零件本身的制造准确度。为保证两个零件具有比较高的协调准确度，就要求各个零件应具有更高的制造准确度。度，就要求各个零件应具有更高的制造准确度。实例：蒙皮与口盖的协调实例：蒙皮与口盖的协调 对口盖与蒙皮开口之对口盖与蒙皮开口之间的间隙要求小而且均匀。间的间隙要求小而且均匀。但对口盖的直径尺寸偏差但对口盖的直径尺寸偏差的要求却很低，不会对飞的要求却很低，不会对飞机气动性能有任何影响。机气动性能有任何影响。 但按照独立制造原则分别但按照独立制造原则分别制造口盖和蒙皮时，为了保证制造口盖和蒙皮时，为了保证两个零件有比较高的协调准确两个零件有比较高的协调准确度，要求

31、每个样板及模具要有度，要求每个样板及模具要有更高的制造准确度。更高的制造准确度。 一般机械制造业等都普遍一般机械制造业等都普遍采用独立制造原则，零件之间采用独立制造原则，零件之间的互换协调有公差与配合制度的互换协调有公差与配合制度保证。优点是可平行作业、缩保证。优点是可平行作业、缩短周期。飞机上也非常期望采短周期。飞机上也非常期望采用这种原则，但事实上仅对些用这种原则，但事实上仅对些形状简单的零件使用。随着数形状简单的零件使用。随着数控等高精度加工手段的普遍应控等高精度加工手段的普遍应用，采用独立制造原则也日益用，采用独立制造原则也日益增多。增多。3.23.2按相互联系原则进行协调按相互联系原

32、则进行协调 当零件按相互联系制造原则进行当零件按相互联系制造原则进行协调时，零件之间的协调准确度只取协调时，零件之间的协调准确度只取决于各零件尺寸单独传递的那些环节，决于各零件尺寸单独传递的那些环节，尺寸传递过程中的公共环节的准确度尺寸传递过程中的公共环节的准确度并不影响零件之间的协调准确度。并不影响零件之间的协调准确度。 由于飞机结构复杂、零件品种多、批量小，有大量的协调问题，在很多情况下，由于飞机结构复杂、零件品种多、批量小，有大量的协调问题，在很多情况下，如采用独立制造原则，在技术上难度大、也无必要，而且经济性不好。如采用独立制造原则，在技术上难度大、也无必要，而且经济性不好。 所谓的相

33、互联系制造原则就是对与装配协调有关的尺寸和几何形状以全尺寸的所谓的相互联系制造原则就是对与装配协调有关的尺寸和几何形状以全尺寸的实物模拟量作为其原始协调依据，沿协调路线用一定的工艺装备一环扣一环地传递实物模拟量作为其原始协调依据，沿协调路线用一定的工艺装备一环扣一环地传递这些模拟量，最后体现在产品上。这些模拟量，最后体现在产品上。制造误差的方程式可写成下列形式：制造误差的方程式可写成下列形式： 1110nmiimkkA2110nmjjmkkBkm个公共环节中第个公共环节中第k个环节的误差。个环节的误差。A和和B零件尺寸的协调误差可由下式确定：零件尺寸的协调误差可由下式确定： 协调误差带公式为：

34、协调误差带公式为：2111nmjjnmiiAB结论：结论： 如果其它条件相同，采用独立制造和相互联系制如果其它条件相同，采用独立制造和相互联系制造两种不同的协调原则时，即使零件制造准确度相同，造两种不同的协调原则时，即使零件制造准确度相同，但却得到不同的协调准确度。按相互联系制造原则能但却得到不同的协调准确度。按相互联系制造原则能得到更高的协调准确度。而且在尺寸传递过程中公共得到更高的协调准确度。而且在尺寸传递过程中公共环节越多，协调准确度也就越高。环节越多，协调准确度也就越高。 实例：口盖与蒙皮协调实例：口盖与蒙皮协调 先按照图纸上的尺寸加工出口盖先按照图纸上的尺寸加工出口盖样板，并把它作为

35、加工口盖和蒙皮的样板，并把它作为加工口盖和蒙皮的共同标准，即按样板加工口盖，再用共同标准，即按样板加工口盖，再用样板在蒙皮上制孔，此时样板加工的样板在蒙皮上制孔，此时样板加工的准确度只影响零件的制造准确度，而准确度只影响零件的制造准确度，而不再影响零件之间的协调准确度。不再影响零件之间的协调准确度。 采用相互修配原则进行协调时，联系系数采用相互修配原则进行协调时，联系系数K K最大。在一般情况下，最大。在一般情况下，这种协调原则比按相互联系制造原则能够达到更高的协调准确度。协这种协调原则比按相互联系制造原则能够达到更高的协调准确度。协调准确度仅决定于将调准确度仅决定于将A A零件的尺寸传递给零

36、件的尺寸传递给B B零件时这一环节的准确度。零件时这一环节的准确度。 3.33.3按相互修配原则进行协调按相互修配原则进行协调制造误差的方程式可写成下列形式：制造误差的方程式可写成下列形式： mkkA101110mAmmkkB m+1零件零件A尺寸传递给零件尺寸传递给零件B的环节误差，的环节误差，A和和B零件尺寸的协调误差可由下式确定：零件尺寸的协调误差可由下式确定： 协调误差带公式为：协调误差带公式为：1mAB 口盖与蒙皮协调，见图所示。口盖与蒙皮协调，见图所示。根据口盖的设计尺寸制造口盖样板，根据口盖的设计尺寸制造口盖样板，按样板加工冲模，由冲模制造口盖，按样板加工冲模，由冲模制造口盖，然

37、后按照实际的口盖零件加工蒙皮上然后按照实际的口盖零件加工蒙皮上的开口。可以保证较高的协调准确度，的开口。可以保证较高的协调准确度，但相互修配的零件不可能互换。同时，但相互修配的零件不可能互换。同时，修配劳动量达，装配周期长。只有在修配劳动量达，装配周期长。只有在其它协调原则在技术上和经济上都不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，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，在飞机试制中应批生产中尽量少用，在飞机试制中应用较多。用较多。 实例实例4.4.工艺补偿和设计补偿：工艺补偿和设计补偿：在工

38、艺过程中根据实际情况采取的补偿措施，成为工艺补偿。在工艺过程中根据实际情况采取的补偿措施，成为工艺补偿。 如一块刚度很大的蒙皮与另一块刚度也很大的隔框装配时要用铆钉如一块刚度很大的蒙皮与另一块刚度也很大的隔框装配时要用铆钉连接，如两者形状尺寸不一致而产生间隙时，有时允许加连接，如两者形状尺寸不一致而产生间隙时，有时允许加“垫垫”，以满，以满足连接要求。足连接要求。 如图如图1-61-6的工艺厚度补偿垫片。的工艺厚度补偿垫片。是由厚度是由厚度0.050.050.1mm0.1mm的金属箔用胶的金属箔用胶粘剂粘合成的，其中铝可剥垫片占粘剂粘合成的，其中铝可剥垫片占95%95%，其余为不锈钢、铜。，其

39、余为不锈钢、铜。4.4.工艺补偿和设计补偿：工艺补偿和设计补偿： 有时考虑保证互换协调的需要，在不影响设计使用要求的前提下，在有时考虑保证互换协调的需要，在不影响设计使用要求的前提下，在结构设计上采取措施，保证两个相配零件中的一个可以在一定范围内调节结构设计上采取措施，保证两个相配零件中的一个可以在一定范围内调节相配尺寸，以满足协调要求，称之为设计补偿。相配尺寸，以满足协调要求，称之为设计补偿。如图如图1-71-7设计补偿实例。设计补偿实例。 有的设计补偿是设计员有的设计补偿是设计员必须考虑的，否则飞机就不必须考虑的，否则飞机就不能正常工作；而另一些是为能正常工作；而另一些是为了简化装配与安装

40、工作而在了简化装配与安装工作而在适当的地方采用补偿件。适当的地方采用补偿件。第三节第三节 飞机制造中应用的飞机制造中应用的“模线模线- -样板工作法样板工作法” 飞机机体外形是复杂曲面，不能用简单的尺寸标注方法来表示，各部飞机机体外形是复杂曲面，不能用简单的尺寸标注方法来表示，各部件的连接都是用成组空间接头对接，准确度要求高、配合部位多、关系复件的连接都是用成组空间接头对接，准确度要求高、配合部位多、关系复杂，因此飞机制造过程中，需要用一些能准确体现飞机外形和对接结构连杂，因此飞机制造过程中，需要用一些能准确体现飞机外形和对接结构连接关系的模型作为机体外形和对接关系的原始标准和协调依据，通过一

41、定接关系的模型作为机体外形和对接关系的原始标准和协调依据，通过一定定的传递路线将机体外形和对接关系的几何信息传递到产品上去。定的传递路线将机体外形和对接关系的几何信息传递到产品上去。 这些传递几何信息的原始依据，有用模拟量体现机体局部或整体理论这些传递几何信息的原始依据，有用模拟量体现机体局部或整体理论论外形和对接关系的模线样板及实体模型（标准样件、标准量规、标准论外形和对接关系的模线样板及实体模型（标准样件、标准量规、标准平板等），也有用数学方程来描述机体外形的数学模型。平板等），也有用数学方程来描述机体外形的数学模型。一、模线样板工作法的实质：一、模线样板工作法的实质：依据：相互联系制造的

42、原则依据：相互联系制造的原则原理：根据飞机图纸将部件、组合件的外形及结构按原理：根据飞机图纸将部件、组合件的外形及结构按1 1：1 1的尺寸画出，叫的尺寸画出，叫做模线，是原始标准。然后根据模线制出代表工件真实形状的平面刚性做模线，是原始标准。然后根据模线制出代表工件真实形状的平面刚性量具，称为样板，是制造各种工艺装备及测量工件形状的量具。量具，称为样板，是制造各种工艺装备及测量工件形状的量具。二、模线：分理论模线、构造（结构）模线、运动模线。二、模线：分理论模线、构造（结构）模线、运动模线。1.1.理论模线：理论模线： 划在金属板上划在金属板上1 1：1 1的飞机理论图，内容有飞机部件的设计

43、的飞机理论图，内容有飞机部件的设计基准、部件各平面及切面的理论外形、部件的主要结构轴线（如基准、部件各平面及切面的理论外形、部件的主要结构轴线（如大梁、翼肋、长桁等）。大梁、翼肋、长桁等）。作用：协调部件平面及各切面的理论外形，并作为制造部件各切作用：协调部件平面及各切面的理论外形，并作为制造部件各切面基本样板的原始依据，以保证部件全套工艺装备沿各切面之间面基本样板的原始依据，以保证部件全套工艺装备沿各切面之间的协调。的协调。 飞机外形是设计要求的气动力外形，内部结构的形状和尺寸都飞机外形是设计要求的气动力外形，内部结构的形状和尺寸都必须以理论外形为基础，因此要首先绘制理论模线，然后才能绘制必

44、须以理论外形为基础，因此要首先绘制理论模线，然后才能绘制结构模线，再根据结构模线制造生产样板，再按生产样板制造出结构模线，再根据结构模线制造生产样板，再按生产样板制造出各种零件加工和装配所用的工艺装备，最后制出飞机的各部件和各种零件加工和装配所用的工艺装备，最后制出飞机的各部件和整架飞机。整架飞机。可见：飞机制造环节很多，每个环节都会带来一定误差，必须严格可见：飞机制造环节很多，每个环节都会带来一定误差，必须严格 控制。控制。 在模拟量传递飞机几何信息的传统方法中，理论模线是飞机理论外形在模拟量传递飞机几何信息的传统方法中，理论模线是飞机理论外形的原始依据。但进入以的原始依据。但进入以“数学模

45、型数学模型”为原始依据的数字量传递方法之后，为原始依据的数字量传递方法之后，它它就失去了原始依据的作用，而降为一种辅助的检测手段（称外形图）。就失去了原始依据的作用，而降为一种辅助的检测手段（称外形图）。理论模线绘制中的要求：理论模线绘制中的要求： （1 1）保证模线的基准线、主要结构的位置线和外形线相对理论数据的）保证模线的基准线、主要结构的位置线和外形线相对理论数据的误差误差0.1mm0.1mm； （2 2）线条粗细）线条粗细0.10.10.2mm0.2mm； （3 3）纵横切面同一尺寸的误差保持在）纵横切面同一尺寸的误差保持在0.10.10.2mm0.2mm之内；之内； （4 4）绝对避

46、免重复绘制，对称的形状只划一半。）绝对避免重复绘制，对称的形状只划一半。 理论模线一般按部件分别绘制。如图理论模线一般按部件分别绘制。如图1-81-8为单曲面机翼的平面模线为单曲面机翼的平面模线和综合切面模线示意图。特点：各翼肋在同一百分比弦长处的外形点和综合切面模线示意图。特点：各翼肋在同一百分比弦长处的外形点连线为一条直线。连线为一条直线。根据基准翼剖面外形求中间翼剖面外形可以用计算法或几何作图法。根据基准翼剖面外形求中间翼剖面外形可以用计算法或几何作图法。见图见图1-91-9其中：其中： 机翼综合切面模线：将各翼肋的切面外形按照统一的弦线，重叠地绘机翼综合切面模线：将各翼肋的切面外形按照

47、统一的弦线，重叠地绘制在模线底板上，目的是采用一个设计基准，避免分别画多次设计基准制在模线底板上，目的是采用一个设计基准，避免分别画多次设计基准所引起的不一致。一般机翼长桁轴线在综合切面上为直线，所以将按统所引起的不一致。一般机翼长桁轴线在综合切面上为直线，所以将按统一基准绘制翼肋外形并重叠画在一起易于保证长桁轴线的一致性。一基准绘制翼肋外形并重叠画在一起易于保证长桁轴线的一致性。机翼平面模线：一般绘制有翼肋轴线、大梁轴线、部件交点接头的中心机翼平面模线：一般绘制有翼肋轴线、大梁轴线、部件交点接头的中心线、平面投影的外形线等。线、平面投影的外形线等。 对于双曲面部件（机身、发动机短舱等）一般用

48、平切面法或二次曲对于双曲面部件（机身、发动机短舱等）一般用平切面法或二次曲线法绘制机身综合切面模线及机身平面模线。线法绘制机身综合切面模线及机身平面模线。平切面法：以投影几何的原理和作图法平切面法：以投影几何的原理和作图法为基础的一种飞机外形绘制方法。为基础的一种飞机外形绘制方法。是用平行于三个相互垂直坐标面的是用平行于三个相互垂直坐标面的一系列平面来切割部件得到的一系列一系列平面来切割部件得到的一系列外形曲线来表达飞机外形表面的，外形曲线来表达飞机外形表面的，如图如图1-101-10 图图1-111-11为机身理论模线示意图。为机身理论模线示意图。 主要包括水平及垂直切面纵向模线、长桁模线（

49、主要包括水平及垂直切面纵向模线、长桁模线（C C）以及必要的射线面）以及必要的射线面纵向模线。纵向模线。 长桁模线用来制造长桁样板，其它模线一般用来检查部件外形纵向的长桁模线用来制造长桁样板，其它模线一般用来检查部件外形纵向的光顺性，见图光顺性，见图1-121-12。 若部件的外形曲面是光滑流线的，则其综合切面模线和平面模线也必若部件的外形曲面是光滑流线的，则其综合切面模线和平面模线也必然是光顺的。然是光顺的。 平切面法因为准确度低、协调工作量大，逐渐满足不了要求，人们力平切面法因为准确度低、协调工作量大，逐渐满足不了要求，人们力求用数学方法来描述飞机的复杂外形，如求用数学方法来描述飞机的复杂

50、外形，如“二次曲线法二次曲线法”、“指数曲面指数曲面法法”、“三次样条法三次样条法”、“曲面片法曲面片法”等。等。2.2.构造模线：构造模线： 是飞机部件某个切面是飞机部件某个切面1 1：1 1的结构装配图。可以划在按理论模线加工出的结构装配图。可以划在按理论模线加工出的带有部件某个切面真实外形的外形检验样板上（图的带有部件某个切面真实外形的外形检验样板上（图1-131-13），也可以绘制），也可以绘制在不需要加工出部件外形的检验图板上。在不需要加工出部件外形的检验图板上。绘制内容：设计基准线、该切面上全部零件的位置及形状。绘制内容：设计基准线、该切面上全部零件的位置及形状。作用：协调部件某个

51、切面上全部零件的尺寸和形状，并作为制造该切面全作用：协调部件某个切面上全部零件的尺寸和形状，并作为制造该切面全部生产样板的原始依据，保证该切面全套工装之间的协调。部生产样板的原始依据，保证该切面全套工装之间的协调。全套工装的协调原理见图全套工装的协调原理见图1-141-14。飞机部件的构造模线与结构图纸不同，飞机部件的构造模线与结构图纸不同，是按是按1 1：1 1尺寸准确画出，上面不标注尺寸准确画出，上面不标注任何尺寸，并且零件形状的表达不取任何尺寸，并且零件形状的表达不取任何剖面图，而是通过各种符号来表任何剖面图，而是通过各种符号来表示。如翼肋的弯边高度、圆角半径、示。如翼肋的弯边高度、圆角

52、半径、减重孔、加强梗的形状等。减重孔、加强梗的形状等。绘制精度：一般绘制精度：一般0.1mm0.1mm。目前大多。目前大多采用计算机绘制。采用计算机绘制。3.3.运动模线：运动模线： 是以是以1 1：1 1的尺寸绘制在模线台上的运动构件的在运动过程中的轨迹，的尺寸绘制在模线台上的运动构件的在运动过程中的轨迹，它是为检验运动构件在运动过程中相互之间和与其他结构之间的协调性而它是为检验运动构件在运动过程中相互之间和与其他结构之间的协调性而绘制的模线。如起落架与起落架舱门、操纵系统等。绘制的模线。如起落架与起落架舱门、操纵系统等。三、样板：三、样板：是零件和组合件的特种是零件和组合件的特种“图纸图纸

53、”，可作为无刻度量具和特种工具直接加工，可作为无刻度量具和特种工具直接加工工件（如铣切样板、钻孔样板）。工件（如铣切样板、钻孔样板）。飞机零件数量繁多，采用模线样板工作法制造飞机时，样板总数对歼击机飞机零件数量繁多，采用模线样板工作法制造飞机时，样板总数对歼击机一般约一般约3 3万块，重型机可达万块，重型机可达4-64-6万块。万块。 外形检验样板外形检验样板 基本样板基本样板 检验图板检验图板 外形样板外形样板 样板样板 生产样板生产样板 内形样板内形样板 标准样板标准样板 展开样板展开样板 切面样板、钻孔样板、切面样板、钻孔样板、 毛料样板、成组下料样板等毛料样板、成组下料样板等 外形检验

54、样板：外形检验样板： 只能制造一套（红漆），保存在模线车间，作为制造和检验生产样板的只能制造一套（红漆），保存在模线车间，作为制造和检验生产样板的依据，不直接给生产车间。依据，不直接给生产车间。检验图板：检验图板： 厚度厚度2mm2mm的低碳钢板制成，可以用画在透明胶板上的构造模线晒像复制。的低碳钢板制成，可以用画在透明胶板上的构造模线晒像复制。可直接用检验图板制造和检验生产样板。可直接用检验图板制造和检验生产样板。生产样板：生产样板： 是部件某个切面或某个零件形状和尺寸的刚性量具。在生产中用于制造是部件某个切面或某个零件形状和尺寸的刚性量具。在生产中用于制造和检验工装或用来制造和检验产品。和

55、检验工装或用来制造和检验产品。图图1-151-15为外形样板的示例：为外形样板的示例： 具有零件的外形，刻有各种标记，本身按基本样板制造和检验，又用于具有零件的外形，刻有各种标记，本身按基本样板制造和检验，又用于制造内形样板、展开样板，并用于检验零件。制造内形样板、展开样板，并用于检验零件。图图1-161-16为平面带弯边零件所用的成套样板，包括：外形、内形、展开样板。为平面带弯边零件所用的成套样板，包括：外形、内形、展开样板。图图1-171-17为立体曲面外形零件所用的成套样板，包括：切面外形样板为立体曲面外形零件所用的成套样板，包括：切面外形样板1 1、反切、反切面外形样板面外形样板2 2

56、、切面内形样板、切面内形样板3 3、反切面内形样板、反切面内形样板4 4，5 5为模胎。为模胎。图图1-181-18为切割钻孔样板，用于对立体曲面零件成形后修边、钻孔，一般按为切割钻孔样板，用于对立体曲面零件成形后修边、钻孔，一般按经过装配鉴定合格后的零件实样制造。经过装配鉴定合格后的零件实样制造。图图1-191-19为组合样板，它将立体曲面零件的一组切面样板按各切面的相对位为组合样板，它将立体曲面零件的一组切面样板按各切面的相对位置用样板骨架组合成一个整体。置用样板骨架组合成一个整体。标准样板：又称检验样板，主要用于检验使用中的生产样板，或者当生产标准样板：又称检验样板，主要用于检验使用中的

57、生产样板，或者当生产样板损坏后的复制。标准样板和相应的生产样板是完全一样的，而且是样板损坏后的复制。标准样板和相应的生产样板是完全一样的，而且是同时加工出来的，只是标准样板喷黄漆，不能直接交给生产车间使用。同时加工出来的，只是标准样板喷黄漆，不能直接交给生产车间使用。样板一般用样板一般用1.51.52.0mm2.0mm的的20#20#钢板（矫平）制成，外形的构成见图钢板（矫平）制成，外形的构成见图1-201-20。（a a）为开斜角零件（）为开斜角零件（b b）为闭斜角零件。）为闭斜角零件。钣料、型材、管材成形零件钣料、型材、管材成形零件第二章第二章 飞机钣金零件制造工艺飞机钣金零件制造工艺第

58、一节第一节 概述概述 机械加工零件机械加工零件飞机上的金属零件飞机上的金属零件钣金零件：轻型飞机上钣金零件：轻型飞机上2 2万件，重型飞机上万件，重型飞机上6 6万件以上。因此，钣万件以上。因此，钣金零件的制造在飞机上占有相当重要的地位。金零件的制造在飞机上占有相当重要的地位。飞机上用的钣料材质：飞机上用的钣料材质： 铝合金、钛合金、铝锂合金、镁合金、不锈钢等。铝合金、钛合金、铝锂合金、镁合金、不锈钢等。 蒙皮零件（单曲度、双曲度、复杂形状）图蒙皮零件（单曲度、双曲度、复杂形状）图2-12-1按结构形式分按结构形式分 骨架零件（平板、弯曲件、双曲度、型材、管材）骨架零件（平板、弯曲件、双曲度、

59、型材、管材） 图图2-22-2 内装零件（油箱、导管、座椅、系统及设施）内装零件（油箱、导管、座椅、系统及设施） 形状尺寸准确度形状尺寸准确度飞机零件必须满足的几方面要求飞机零件必须满足的几方面要求 强度、刚度强度、刚度 光洁度、表面保护光洁度、表面保护钣金零件成形的理论基础：钣金零件成形的理论基础： 利用金属材料的塑性进行加工。利用金属材料的塑性进行加工。塑性：在外力作用下，金属材料发生永久变形的特性。塑性：在外力作用下，金属材料发生永久变形的特性。 在高温（温度超过再结晶温度）下都具有较好塑性（热塑性）在高温（温度超过再结晶温度）下都具有较好塑性（热塑性）一般金属一般金属 室温下也有大小不

60、等的塑性室温下也有大小不等的塑性- -冷塑性冷塑性冷压成形：就是利用金属材料的冷塑性来制造零件的。是飞机生产中制造冷压成形：就是利用金属材料的冷塑性来制造零件的。是飞机生产中制造钣材、型材和管材零件的主要方法。钣材、型材和管材零件的主要方法。对镁合金及钛合金，由于室温下塑性较差，有时也采用温热成形方法。对镁合金及钛合金，由于室温下塑性较差，有时也采用温热成形方法。规律：一般是温度升高，金属软化，有利于成形加工。规律：一般是温度升高，金属软化，有利于成形加工。但也必须考虑到加温对材料的不利影响：如晶间腐蚀、氢脆、氧化、脱碳但也必须考虑到加温对材料的不利影响：如晶间腐蚀、氢脆、氧化、脱碳等，避免盲