国内外自动钻铆技术的发展现状及应用西飞国际设备维修中心 楼阿莉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，其中机械连接技术的干涉配合无头铆钉自动钻铆技术就是其中之一。

国外铆接装配技术几十年的应用证明，采用自动钻铆机后装配效率至少比手工铆接装配提高１０倍，并能节约安装成本，改善劳动条件，更主要的是能够确保安装质量，大大减少人为因素造成的缺陷。

现在采用自动钻铆机已成为改善飞机性能的主要工艺措施之一。

美国是最早发展自动钻铆技术的国家，早在　５０　年代初就已在飞机铆接装配生产线上应用了自动钻铆机，经过　５０　多年的发展，现在世界各航空工业发达国家都已广泛采用这项技术。

自动钻铆技术主要包含以下内容：（１）　设备的研制、开发。

以不同飞机的结构为对象，发展多种型号的数控自动钻铆系统，不仅能铆接壁板，而且还可铆接各种组件，如肋、框、梁、翼面、前缘等，从而使自动钻铆系统的工作覆盖面大幅度增加，使整个飞机的铆接工作有较大的改观。

（２）　对各种干涉配合新型紧固件进行自动安装。

通过增加附件，可以对两件型紧固件进行自动安装，如环槽钉、高锁螺栓、锥形螺栓等，也可对无头铆钉进行干涉配合铆接，从而提高铆接结构疲劳寿命５～６倍，对提高飞机整体油箱的密封铆接质量有重大意义。

（３）　自动钻铆工艺。

结构铆接的整个过程通过预先编程全部由ＣＮＣ程序控制，自动钻铆工艺是在一台设备上一次性地连续完成夹紧、钻孔、锪窝、注胶、放铆、铣平等工序。

由于机床带有高速、高精度的转削主轴头，一次进给即能钻出０．００５ｍｍ以内高精度的孔，同时埋头窝的深度也可精确控制在±０．０１ｍｍ以内，再加上机床由数控系统控制各轴运动，并采用精密自动化工装夹具，使得铆钉镦头高度保持一致，不受人为因素的影响。

所有这些因素均使钉杆在孔中充填质量大为改善，从而有利于提高细节疲劳强度许用值。

此外，由于钻孔时铆接件处在高的夹紧力下，层间不会产生毛刺和进入切削，可以减小疲劳载荷下发生磨蚀损伤的程度，这些均有利于提高接头的疲劳强度。

（４）　数字化铆接的实现。

现代飞自动钻铆技术不只是工艺机械化、自动化的要求，更主要的还是飞机本身性能的要求。

目前世界各航空工业发达国家都已广泛采用自动钻铆技术。

随着我国航空工业研制的新机种的性能、水平不断提高，在铆接装配中发展自动钻铆技术已经势在必行50航空制造技术２００５年第６期FORUM机设计已实现数字化，开发应用脱机编程系统使得飞机各组件的数模通过脱机编程系统生成数控铆接程序，实现各种组件的铆接数字化，对实现飞机制造数字化具有重大意义。

目前，波音、空客的有关飞机结构设计手册中明确规定：　为确保连接质量，设计时应使自动化铆接获得最大限度的使用。

由此可以看出，自动钻铆技术不只是工艺机械化、自动化的要求，更主要的还是飞机本身性能的要求。

由于设计上的这一要求，就使得自动钻铆技术的发展具有生命力。

所以近２０年来，自动钻铆技术得到迅速发展。

美国自动钻铆机的最早制造厂商是ＧＥＭＣＯＲ（通用电气机械公司），它是向世界各国飞机制造行业提供自动钻铆机的主要厂商之一。

该公司生产的系列化产品质量可靠，并配套有各种型号的数控托架。

到现在为止，销售的自动钻铆机数量已达　２０００台以上，其中１９０台具有定位系统。

公司生产的自动钻铆机主要型号有Ｇ２００、Ｇ３００、Ｇ４００、Ｇ９００、Ｇ６６６、Ｇ３９Ａ、Ｇ４０１３、Ｇ４０２６、Ｇ５０１３。

其中　Ｇ２００、Ｇ４００　型是较早的型号，Ｇ３００为比较通用的型号，而Ｇ９００型的功能比较齐全。

具有无头铆钉钻铆功能的型号有Ｇ９００、Ｇ６６６、　Ｇ３９Ａ　、Ｇ４０１３、　Ｇ４０２６、Ｇ５０１３。

近几年无头铆钉的工作原理有所发展，机床采用ＧＥＭＣＯＲ专利的ＳＱＵＥＥＺＥ／ＳＱＵＥＥＺＥ双挤铆方式，先预挤铆，再进行挤铆，不仅能保证上下铆头同步成形上下镦头，而且铆接质量大大提高。

各种型号机床可通过改变下铆砧形状和尺寸来适应各种结构的要求。

ＧＥＭＣＯＲ　公司生产的数控托架（也称自动定位系统）主要型号有　Ｇ６３、Ｇ７９、Ｇ８６、７４７ＷＲＳ、Ｇ２０００等。

（１）　Ｇ６３自动定位系统。

Ｇ６３的工作原理是：钻铆机固定不动，托架的框架固定在两端的架车上，架车在地面导轨上纵向移动，所有Ｘ、Ｙ、Ｚ轴方向的运动由伺服控制的液压马达通过滚珠丝杠来带动，而绕Ｘ向的旋转则依靠伺服操作液压作动筒。

该系统应用于空客公司Ａ３００机翼壁板的装配中，与Ｇ６６６Ｓｐ－１４５无头铆钉钻铆机配套组成自动钻铆系统。

在美国ＶＯＵＧＨＴ公司的波音７４７机身壁板的装配中，它与Ｇ４００Ｂ／３９Ａ－１２０　钻铆机配套组成自动钻铆系统。

（２）　Ｇ７９自动定位系统。

它与Ｇ４００ＢＨ／３９Ａ－１２０自动钻铆机配套用于ＭＩＴＳＵＢＩＳＨＩ公司转包生产波音７６７机身段的装配。

Ｇ７９为ＣＮＣ控制、六坐标、中型自动定位系统。

它是　ＧＥＭＣＯＲ　产品中最通用、最多功能的定位系统。

铆接机作Ｘ向运动，而托架作Ｙ、Ｚ和ａ、ｂ、ｃ向的运动（ａ、ｂ、ｃ为绕Ｘ、Ｙ、Ｚ轴的转动）。

所有的动作均由自动和手动控制的电伺服马达驱动。

（３）　Ｇ８６自动定位系统。

它可以与　Ｇ２００、Ｇ３００、Ｇ４００、Ｇ９００、Ｇ４０１３、Ｇ４０２６、Ｇ５０１３等配套组成自动钻铆系统。

Ｇ８６的ＣＮＣ定位系统有独特的低重心设计，这样可以保证即使在高速运行的状态下也具有稳定性和可重复性。

托架可以通过宽度调节容纳不同大小的夹具。

目前，该机型已发展成全电动自动铆接系统，铆接方式也从液压镦铆发展为ＳＱＵＥＥＺＥ／ＳＱＵＥＥＺＥ的双挤铆方式；１０／３２＂以下的铆钉铆接驱动采用全电动方式，用滚柱丝杠传动，并配有自动换刀装置。

近两年开发了脱机编程系统，可与ＣＡＴＩＡ　Ｖ５进行数据交换，实现数字化铆接。

（４）　ＲＯＵＳＩＥＲ机翼钻铆系统。

该钻铆机作Ｘ、Ｙ、Ｚ、ａ、ｂ向运动，而工件的支持结构固定不动。

Ｘ、Ｙ轴的定位由数控系统控制，而Ｚ、ａ、ｂ的运动则通过法向传感器／伺服系统来控制。

该系统用于钻铆波音７４７／７６７机翼壁板。

世界各航空工业发达国家的自动钻铆技术基本上都是从美国引进的，然后再进行国产化，以适应本国航空工业发展的需要。

如原苏联在　７０年代从美国引进ＧＥＭＣＯＲ的　Ｇ３００型和Ｇ６６６型自动钻铆机，并在此基础上研制出自己的系列自动钻铆机及数控托架，并已广泛装备于各飞机工厂，主要产品有ＡＫ－５．５－２．４、ＡＫ－２．２－０．５等，用于飞机机身、机翼的装配，机铆系数可达７０‰。

但其自动钻铆机的控制系统较落后，故其产品未打入国际市场。

此外，法国在从美国引进各种型号自动钻铆机的基础上，从　８０　年代起也开始进行国产化，其产品曾打入国际市场与美国产品竞争，法国自动钻铆机在国外推销较多的产品为　ｒｅｃｏｕｌｅｓ　ｅｔ　ｆｉｌｓ公司的ＰＲＥＣＡ３００和ＰＲＥＣＡ６００，其性能与美国Ｇ３００相当，上动力头也为３个主轴。

该公司现已倒闭。

德国在发展自动钻铆技术方面走的是另一条道路，在此项技术的应用与发展中，凭借其雄厚的资金、技术国外自动钻铆技术发展简况西飞引进的ＧＥＭＣＯＲ　Ｇ４００自动钻铆机51航空制造技术２００５年第６期自动钻铆技术Automatic Drilling and Riveting Technology力量，一方面大量引进先进的自动钻铆系统和柔性装配系统，另一方面自己也积极研制开发高自动化的铆接装配系统。

故德国的自动钻铆技术虽然起步较晚，但已比较先进，脱机编程系统已应用成熟，可与ＣＡＴＩＡ　Ｖ５进行数据交换，实现数字化铆接。

目前ＢＲ歍ＪＥ公司的机身铆接柔性工装和柔性装配生产线在世界处于领先地位。

美国ＥＬＥＣＴＲＯＩＭＰＡＣＴ（ＥＩ）公司是一家１９８６年成立的、迅速发展的研制开发高自动化卧式铆接装配系统的有潜力的公司。

公司生产的Ｅ４０００型系列自动钻铆系统用于空客公司的Ａ３２０、Ａ３４０、Ａ３８０机翼的铆接。

ＥＩ公司采用电磁铆接，特点是电磁力大，速度快，更适合大铆钉、大型机翼壁板的铆接。

由于采用卧式主轴结构，铆接时几乎没有后坐力，同时工件不动，故铆接质量高。

ＥＩ公司直接在ＣＡＴＩＡ　Ｖ５平台上开发的脱机编程系统可实现数字化铆接。

２００３年，ＥＩ公司为空客建立了两条１６５ｍ长的生产线，共８台Ｅ４３８０设备，分别加工Ａ３８０上下壁板。

随着我国航空工业研制的新机种的性能、水平不断提高，在铆接装配中发展自动钻铆技术已经势在必行。

我国自动钻铆机的研制起步较早，７０年代初，原航空部曾组织有关单位研制过各种型号的自动钻柳机，但因种种原因没能坚持下去。

分析其原因主要还是当时研制或生产的飞机机种对使用自动钻铆机没有迫切要求，由于没有型号需求的牵引，使得继续开展这项工作缺乏动力，加之当时研制的设备中所采用的元件、控制系统等均存在各种质量问题，致使工作被迫中断。

到了８０　年代中期，各厂外协加工项目增加，开始承担一些民机小部件（如垂尾、平尾）的铆接装配，因国外要求进行这些部件的铆接装配时必须使用自动钻铆机，以保证达到所要求的质量，于是自动钻铆机又再度得到应用。

此外，我国的干线飞机研制也正在逐步开展，为了确保干线飞机的疲劳寿命和安装质量要求，也迫切要求尽快发展我国的自动钻铆技术。

此后，我国一些航空工厂先后引进了自动钻铆机。

１９８５年，西飞公司引进一台从波音公司退役的二手设备Ｇ４００，１９９２　年引进Ｇ９００。

这两台机床均配以手动托架，分别加工美国波音和前麦道公司的垂尾平尾及法航、意航、加航的零件。

随着国际间技术交流的不断深化，我国又同美国麦道公司合作生产干线机　ＭＤ－９０－３０。

西飞公司的两台自动钻铆机已满足不了生产的需求。

１９９３年又引进了ＧＥＭＣＯＲ公司的Ｇ４０２６ＳＸＸ－１２０型自动钻铆机，用于麦道公司ＭＤ－９０－３０等飞机的机翼壁板的铆接装配生产。

该机床引进时，未引进托架装置，１９９５年西飞公司同西工大联合研究、设计、制造了该机翼托架，采用了　Ｚ坐标两立柱支撑的结构形式。

由于受当时工艺制造水平的限制，围框刚性不足，存在一定问题，而麦道干线机生产的下马使该项科研最终未进行下去。

１９９８年西飞又引进ＡＰＳ公司的ＲＭＳ３３５钻铆机，取代Ｇ４００机床。

与此同时，成飞公司先后引进了Ｇ４０２６、ＲＭＳ３３５钻铆机，沈飞公司也引进法国的ＰＲＥＣＡ　３００和ＢＲ歍ＪＥ的ＢＡ９６，２０００年陕飞公司引进ＧＥＭＣＯＲ　ＧＲＳ６Ｒ３０－１２０，配有自动送钉装置和法线传感器，但均未配置全自动定位系统。

飞机机械连接自动钻铆技术在国外发展极为迅速，而我国与国际先进水平差距越来越大。

我们应从整个航空工业全局的生存和发展出发，从技术经济综合效益考虑，努力逐步缩小与国外先进水平的差距。