影响飞机铆接质量的因素及预防措施

   影响飞机铆接质量的因素及预防措施

许克军

陕西飞机工业有限责任公司，陕西省汉中市，723213

摘要：，众所周知，飞机在高空飞行时需要承受巨大的气流冲击，因此飞机的零部件之间的连接应该是坚固耐用的。由于飞机机体装配采用的材料特性，所以飞机零部件之间连接最好的方式大部分采用的是铆接的方法。飞机铆接质量关系到飞机应用过程中的安全性和稳定性。本文主要分析影响飞机铆接质量的因素，以及对于飞机铆接过程中出现的问题进行预防，希望可以提高未来飞机制造行业的铆接水平，保障飞机安全正常的运行。

关键字：飞机 铆接质量 影响因素 预防措施

在波音787飞机问世之前现代化飞机的主要制造材料都是铝合金，铝合金因为自身延展性很好而且轻巧，在航空的生产工程中，一般用作飞机外壳的制造，不过他却存在着一个十分明显的缺陷，那就是铝合金的焊缝稳定性极差，当采用常规的焊接方法进行焊缝时，在铝合金焊缝的部分产生了应力聚集，就会导致该金属材料变脆，同时在焊缝以后也很容易出现气眼、气泡的问题，有的焊缝以后，还很容易出现裂纹。因为飞机是一个可以在天空飞翔的密闭外壳，一个裂纹就足以导致十分严重的安全问题，所以，使用焊缝技术在飞机制造中是不可接受的。铆接法就是在这样的历史背景下被科学家开始了应用到飞行器的生产中，而且达到了相当好的成效。下文将进行详细分析。

一：铆接概述及工作特性

铆接技术是指通过两个或多个零件连接在一起，以达到固定或者相互活动的目的。比如传统的锤铆、压铆、自动化钻铆等。经过实验之后发现，铆接工艺过程克服了传统焊接的弊端，实现冲、铆一次完成，使得加工工序简单，尤其适合飞机机身制造这种大规模自动化生产的需求；同时，铆接工艺作为用于连接两层或多层板件的冷成形工艺，相较焊接工艺具有生产过程中不产生烟雾和飞溅且噪音小等优点，这样就极大的提高了工艺的安全性和工作环境的清洁性，降低了对工作人员身体的伤害，符合未来绿色工业的发展趋势。

铆接具有良好的抗振动和抗疲劳特性。同时，由于铆接的存在，它自然具有抵抗裂缝连续扩展的功能。飞机的使用寿命一般在20多年，因为有很多复杂和精密仪器、设备安装在机身，在长期使用的过程中，所有仪器、设备都可能发生各种程度的机械故障。因此，铆接结构易于维护和更换。铆接具有分解拆除便捷，损伤小，维修、维护成本少等优点。

三：影响飞机铆接质量的因素

3.1外部因素

3. 1. 1飞机构件刚性差产生变形

飞机构件大多为轻合金薄壁结构，由于轻合金弹性模量较低，使得薄壁结构的抗弯刚度及抗扭刚度要比黑色金属薄壁结构差，在制造和装配过程中，无论采取哪种连接方式，都很容易产生变形，如果不很好地加以控制，就会出现鼓动、变形等现象。

3.1.2工装制造精度达不到要求而使产品变形

工装制造精度直接影响产品的外形，工装制造精度差，达不到预定要求，就会直接导致产品与工装之间产生不协调，产品铆接出来后产生变形是不可避免的，这就对其制造精度提出了很高的要求。

3. 1. 3定位基准和约束选择不合理，以及工装使用不当而致使产品变形

例如：某型机的外翼型架每隔两个肋有一块卡板，虽然简化了工装，但在铆接中对肋的偏摆不易控制，保证不了表面平滑度和后缘直线度要求，有时尽管有卡板而操作者怕麻烦，工作时将多道卡板同时打开，产品失去约束，很容易产生变形，外形不易控制。

3.2内部原因

3. 2.1装配过程中铆接顺序不合理引发的变形

对于薄壁结构应视刚性强弱采取不同的铆接方法，一般应遵循中心法和边沿法，否则，材料膨胀无法向外延展从而导致产生鼓动和变形，尤其是蒙皮对缝处的间隙，应经常观察是否有干涉现象及时加以修锉。

3. 2.2铆接工具选用不当，铆接时施力过大引起变形。

应根据产品结构的钢度、铆钉直径，选用适当功率的铆枪和适当重量的顶把。冲击铆接时如铆枪功率过大，铆钉杆墩粗不均匀，冲击时间长，墩头过扁，都会使铆件产生过大的内应力而变形和蒙皮表面凹陷，致使平滑度不好。

(a)铆枪功率过大工件凹陷

(b)过度锤击铆钉，使铆头过扁，钉孔挤压力过大，铆接工具不合适、铆接力过大都会引起铆接变形

四：预防铆接质量不高的措施

要提高铆接质量，首先要做好以下几方面的工作。

一)设计层面

1、铆接设计应严格按照国家有关规定进行，使铆接质量和安全符合国家相关技术要求。

2、按照飞机设计的一般原则，进行设计的目的是确保设计方案的安全性、经济性和功能性，并充分发挥其“三个特性”。

3、在满足上述两个方面后，设计图纸必须符合环境保护法，实现节能减排，减少施工过程中的材料浪费和后期维护的消耗。

4、根据飞机铆接的实际需要进行设计。为了满足铆接精度的需要及便于操作实施，必须进行现场调查，并与生产技术人员进行沟通。在图纸设计之前，必须进行调查和分析准备，识别设计存在的问题，如设计的系统性、协调性、工艺性等，将设计缺陷杜绝在产品装配前予以完善。例如，在客机和运输机的铆接设计中，首先要注意的是两者在本质上的区别。前者是考虑乘客的安全性和舒适性，后者考虑一次运输货物的装载量及装卸的快捷性。

二）工艺层面

1、工艺部门和工艺人员要消化好设计图样、规范、标准，对生产现场状态了然于胸，对工艺能力和制造水平确实达不到的图样、标准，发现问题或有歧义时，及时与设计协调沟通，做好“桥梁”作用。

2、工艺人员在编制装配指令时应仔细掌握设计下发的图样、数模。装配指令内容尽量细化、量化，标准正确，具有可指导性、可操作性；具有防差错性，明确工艺基准、加工设备、工量器具等。在实际装配现场多与操作者沟通，及时发现问题、及时纠正，及时制定相对应的工艺方法。

三）操作层面

1、操作者要熟知铆接装配的相关技术要求、标准、操作规范等知识。

2、根据铆接部位选择合适的铆接工具，铆接工具的发展多种多样，根据实际的铆接情况选择不同力度的铆枪。在铆接过程中，首先要考虑到各种零件之间的特点及可承受铆接的力度，避免铆接过程中受力过大产生形变。

3、对于飞机制造装配单位，工艺人员要把铆接过程的顺序详细告诉相关装配操作者，目的是保证铆接过程中不会出现各种问题。

4、根据近几年的装配质量问题，可以发现飞机铆接工程中存在的问题不是设计人员设计不到位，而是制造装配人员在铆接时没有按照设计人员标准及工艺装配指令的施工顺序进行装配，致使设计者设计方案的目标无法实现，针对这一现象，工艺人员需要合理的向制造装配人员教授铆接顺序和方法。

四）管理层面

1、要加强每个参与人员的培训工作。要通过各相关部门对所属人员深入、系统的教育培训（包括相关专业、操作技能、质量意识、责任意识等），提高设计人员、工艺人员、操作人员的责任心、质量意识和积极性。

2、全面加强操作人员执行标准和工艺纪律的自觉性，提高工作责任心和质量意识，杜绝操作人员违章作业和违反工艺纪律的现象发生，努力打造一支高素质、强本领的操作技能人员队伍。

3、装配过程中严格执行“三检制”，加强专职检验巡检力度，做到及时发现问题及时制止纠正，发挥检验的预防、帮关、把关的作用，将质量问题消除在萌芽状态。

4、建立高标准、严要求的质量管理体系及管理考核制度、激励机制。严格执行质量程序，加大考核、奖惩力度，力争做到质量问题“零容忍”。

结语：总之，只要我们在产品设计，工装设计、工装制造、零件制造过程中加强控制，保证铆接施工所依据的工艺文件准确、完整、可行；工人施工过程中严格操作，不违反工艺纪律；检验工作严格把关，加强巡检，做好预防、帮关；不断加强职工的培训、教育工作，使职工的操作技能水平不断提高，同时辅以严格的管理，我们就能够不断提高铆接质量，进而直接提高飞机产品的质量。

参考文献：

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