某机复合材料后机身装配工艺分析

发布时间：2020-06-02 13:05

【摘要】：大飞机是现代制造业的一颗明珠,也是一个国家科技、工业综合水平的集中体现。近年来,随着全球各大航空企业对大飞机的要求逐渐提高,复合材料在飞机上所占用机身结构的应用比例已经成了衡量大型客机是否先进的重要标准。本文基于某机的碳纤维复合材料后机身段,对其制造加工方法、装配工艺流程以及工装结构进行设计与分析,并通过三维数字化虚拟仿真技术对其装配流程进行干涉检查与路径优化。本文对某型大型飞机的后机身前段进行装配工艺分析。在该后机身前段中的构件,基本全部采用碳纤维复合材料,仅有一个气密压力隔框和部分连接件、紧固件采用的是金属材料。本文以该机后机身前段为基础,主要研究了其结构布置、材料的铺层方式;对产品结构进行划分,将其划分为各个部件,并对各个部件的部装设计了简易工装以及对部装的装配流程进行了设计;针对该种材料的大型壁板在自动钻铆技术中进行了分析与优化,通过对自动钻铆技术的关键技术进行分析,设计了针对碳纤维复合材料进行制孔的钻头,而且还针对复合材料大型壁板在自动钻铆机上的定位误差的来源进行了分析并对定位精度进行了优化;针对后机身前段的总装装配进行了工艺分析、装配流程设计,并对总装的装配型架进行了设计;然后对后机身前段的总装做了虚拟装配仿真,其中包括装配前的前期准备、装配路径选择、具体装配流程、装配干涉检查以及人机工程技术。本文对该碳纤维复合材料后机身的装配从全方位进行了工艺分析与设计,并提出了很多具有建设性的优化与改进。我国的飞机数字化制造技术在装配仿真和布局规划方向已经趋于成熟,针对我国在碳纤维复合材料应用于大飞机的初始阶段的现状具有广阔的应用空间,本文通过对碳纤维复合材料后机身的装配工艺分析,整合出适用于该种材料的制造、装配的工艺,为未来在碳纤维复合材料大飞机提供更多的研究方向和参考依据。
【图文】：

沈阳航空航天大学硕士学位论文第 1 章 绪 论义现代制造业中十分重要的一部分，是现代高新技术的集动其他产业的集体发展，如新材料、现代制造、先进动等领域[2]。具有关部门统计，在航空工业领域每投资 1能够产出八倍效益，由此可见大飞机产业在我国经济上飞机产业还带动了多个基础学科的发展，如流体力学、等。大飞机带动学科与产业如图 1.1 所示。大飞机的发同发展，满足国家创新建设需要，还有其他重要意义。

图 1.2 波音 B787 机身结构材料及占比到了上世纪的 80 年代，预浸料-热压罐整体的成型工艺趋于完善，而高性能的碳纤术也已经开始走向成熟，世界先进企业已经开始将碳纤维复合材料应用于部分主承构，其中包括机身、机翼等尺寸大、受力大的部件[15]。在 1976 年，原美国麦道公在 F/A-18 的机翼上率先应用了复合材料，且用量达到了机体重量的 13%[16]。随后维复合材料又应用于 F-16 战机 BLOCK50 的机翼上。再后来的 F-22 战斗机上，已碳纤维复合材料的应用比例提高到了机身重量的 22%。在当前的西方发达国家，碳复合材料在军用飞机上面的使用量已经达到了机体结构总重量的 20%-50%。在民用上面，波音公司的 B777 采用了基体总重 11%的复合材料，其尾翼结构全部采用的维复合材料，B777 机翼的翼面和翼盒构件全部是通过自动铺带技术完成制造的。公司的 A330 大型蒙皮壁板也是碳纤维复合材料制成的，长约 9 米，宽 2 米，重达kg。在 A380 客机中，复合材料所用比重占到 了机身总重量的 25%，，其中工程塑料纤维增强塑料所占的比重超过了总比重的 1%，环氧基碳纤维复合材料的用量达到2%，A380后机身的19段蒙皮壁板全部是由碳纤维复合材料制成的，重8.8吨8*7*2.中央翼盒使用了 5.5 吨的碳纤维复合材料，与金属材料相比，减轻了机体总重的 1.
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V262.4

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本文编号：2693200