飞机装配自动进给钻应用及精度控制

飞机装配自动进给钻应用及精度控制

张阎婷

中航西安飞机工业集团股份有限公司 陕西西安 710089

摘要

基于国内飞机装配自动进给钻的技术发展还不完善的情况，需要对其的技术应用及精度进行控制，以便寻求出更好的发展方向，掌握更好的技术。飞机制造技术的创新与发展，能够促进和保障我国飞机航空事业的顺利发展，从而推动我国经济进一步的发展。

关键词：自动进给钻 刀具 导套 制孔精度 复杂孔系的制孔

中图分类号：V262.4 文献标识码：A

1 飞机装配的相关概述

飞机各项部件之间的连接属于一种高科技的范畴，由于飞机各个部件的精密性要求非常高，所以对于其装配工作就要做到百分百的严谨。就当前的飞机结构件之间的连接方式来说，主要以机械型的连接为主。其中比较常见的形式为铆钉连接和螺栓连接。鉴于飞机对于各项部件的高要求，因此该项连接技术在不断地发展进步当中。该技术应用对于飞机来说，是直接影响到飞机的使用质量，甚至直接与人们的生命安全相关联。对飞机上四分之三的机体疲劳破坏情况进行分析，发现疲劳主要产生的位置就在机身的连接处。在传统的飞机部件制作中，大部分的装配件是通过手工制孔来进行连接。因为个体技能及素质差异，人工进行操作，就会存有一定程度上的误差，毕竟人工的作业水平和精准度是有限制性的，即会产生制孔的精度差、质量低等问题，难以达到飞机装配质量和效率的标准。飞机的制孔方式目前主要存在手工、半自动和自动等方式^[1]。

随着科学技术的不断发展，对于一些新型材料如新型钛合金材料、复合材料、高硬度高强度钢等被开始逐渐使用在飞机的制造中，对于飞机制造的相关工艺和技术要求也日益提高，传统的手动制孔技术已经不能再适应时代的发展，在逐渐被淘汰的同时也被设备制孔方法所取代。目前就我国飞机制造行业的发展现状来看，飞机的装配领域已经在逐渐地使用自动进给钻技术。这些技术由于大部分是从国外引进的，所以国内对其精髓掌握的还不全面。除此之外，国内对于与该技术相关的符合标准的制孔精度配套的刀具、钻套技术研究较少，所需要的一系列技术几乎全部依赖国外的供应。本文就该技术所涉及到的自动进给钻的使用种类以及其精度的测验，所需要的刀具、钻套等设计进行进一步的研究，以便为后来的深入研究提供支持。

2 自动进给钻应用选型

在自动进给钻的构成中，其起到主要作用的部位有动力部件、连接定位部件、切削刀具等。自动进给钻所提供给飞机的装配制孔功能主要是扭矩、转速、进给、冷却、碎屑等，这其中涉及到的参数主要有结构、功率、进给、转速、行程等。在一般情况下，关于自动进给钻的选用型号是有一定的标准的^[2]，即首先，基于实际的飞机制孔相关要求，可以提供选择的结构主要有转位卡口型、膨胀夹头型、C型、偏移头型等。这些不同结构的型号是为不同的实际需求而设计提供的，在不同的空间要求和结构允许下，需要进行不同的进给钻选择。其次，对于在飞机的装配制孔过程中，要按照加工材料的不同和钻孔的尺寸大小进行自动进给钻转速等的确定^[3]。当需要进行各种材料添加时，要严格按照“就难”原则进行制作。最后，在实际的制造过程中，自动进给钻功率是制孔孔径的尺寸、材料加工难易程度所关联的，要根据实际的情况进行相应的马达等工具的调整。

3 自动进给钻制孔精度控制

由于飞机的特性区别于其他的交通工具，所以在对于飞机结构构件进行钻孔时所用到的自动进给钻来说，由于其进给钻是浮动形的主轴，它是作为一种工具为刀具提供动力，基于此，其使用的刀具大小、导套与刀具的配合尺寸是决定孔径精度的关键因素^[4]。

3.1 试验方案

此次所进行的试验是使用了单因素变量法，就钻削刀具的不同刃带结构、倒锥形式及导套内径分别进行切削试验，进行对刀具结构参数、导套与刀具配合精度对自动进给钻制孔精度的影响的相关研究^[5]。

3.1.1 制孔试验条件：制孔空间开敞，试验件为铝合金与钛合金叠层制孔，叠层厚度为18mm，终孔孔径为9.52至9.57mm，无初孔。（2）自动进给钻选取：根据制孔条件确定的自动进给钻功率为2.1kW、转速2360r/min、进给0.05mm/r，钻模版厚度为20mm，排屑间隙10mm，选用A22000系列导套。（3）刀具参数：试验所涉及到额刀具均选用双螺旋30°硬质合金棒料，此次试验中均是在同一套设备进行相关的测量工作。

3.2 试验结果

试验后，对所加工的钻孔直径都是使用数显内径千分尺进行测量，在选用的孔件中，选择不同程度的三点进行测量，将测量后的数据作为其尺寸的参照，所得到的的数据展示如图一所示。据此图可以看出，双刃无倒锥的钻头孔径在进行测量时其数据最终结果显示更趋稳定，与实际的刀具大小相符合，便于在制作时控制精度。

图1 钻头倒锥对孔径大小的影响

不同的导套内径对应的孔径结果测量如图2所示，由此可知，导套内径为中9.545的孔径相对于保持在一个稳定的状态，与实际的刀具大小相符合。当导套和刀具之间的距离越大时孔径的稳定性就越差

^[6]。

图2 导套内径对孔径大小的影响

4 结束语

目前从航空运输的发展状况来看，飞机运输已经成为运输的主力之一。在对飞机进行不断地技术改进中，飞机各个部件的技术改进也在同步进行。尤其是对于飞机装配自动进给钻应用及精度控制方面，基于我国当前掌握的技术还不够全面，所以对于该类的技术要进行更加深入地探索和研究。相关的研究人员要进行相应的技术学习，学习国外先进的技术要点，从而推动该类技术的发展与进步。

参考文献

[1]舒云菲，许杨玲，面向精益制造的飞机系统装配标准化作业体系构建与实践[J]，现代制造技术与装备，2020(02):175-177

[2]刘顺涛，邱世广，基于MBSE的飞机大部件智能装配能力建设方法[J]，航空制造技术，2020，63(Z1):22-31

[3]付景丽，侯兆珂，谢星，飞机大部件对接测量方案的研究与应用[J]，航空制造技术，2019，62(Z2):79-83

[4]王芳芳，黑东盛，赵嗣徽，基于飞机结构装配的紧固件连接设计研究[J]，科技资讯，2019，17(22):65-66

[5]孙海龙，张诚杰，李树军，崔俊航，罗浩，飞机装配孔位检测方法研究[J]，机械造，2019，57(07):16-18+22

[6]石章虎，邓珍波，罗勇，毕修文，殷国富，飞机零部件自适应装配系统研究[J]，中国机械工程，2020，31(12):1499-1503