现代飞行器制造工艺学复习题简答及答案贾玉红何景武新.docx

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现代飞行器制造工艺学复习题简答及答案贾玉红何景武新

1.飞机产品的特点及其制造工艺的特点。

飞机产品的特点：

1、零件数量大、品种多

2、外形复杂、精度要高

3、零件尺寸大、刚度小

4、材料品种多，新材料应用比例大

5、结构不断改进，产量变化范围大

制造工艺的特点：

1、需采用新的保证互换性的方法-模线样板工作法；

2、生产准备工作量大，需采用大量模具、夹具、型架等工艺装备，数字化制造技术；

3、批量变化范围大，手工劳动量大，现在用柔性制造技术；

4、零件加工方法多种多样，装配劳动量比重大；

5、生产协作能力强，推行并行工程。

2.弯曲、拉伸、拉形、拉弯、落锤成形、液压成形、喷丸成形、旋压成形及胀形等典型成形工艺的成形原理、成形极限、容易出现的问题及解决方法。

弯曲：

成型原理：

弯曲是将平直板材或管材等型材的毛坯或半成品、用磨具或其他的工具弯成具有一定曲率和一定角度的零件的加工成型方法。

材料外层纤维受拉，内层纤维受压，中性层不变。

成形极限：

当万区间相对弯曲半径小到一定程度时，会是万区间外表面纤维的拉伸应变超过材料所允许的极限而出现裂纹或折断，此时的变形记先成为成形极限。

相对弯曲半径r/t达到材料即将破裂的极限是的

问题：

主要问题是回弹。

解决办法：

补偿法、加压法，加热校形法及拉弯法。

拉伸原理：

拉伸是在凸模作用下将平板毛坯变成开口空心零件的过程。

（凸缘切向收缩为筒壁，筒壁为传力区）

成形极限：

当壁筒要拉断时的拉伸系数为极限拉伸系数。

在筒壁将要拉断时的最小拉伸系数

容易出现的问题：

凸缘起皱和筒壁拉裂。

解决办法：

用压边圈防止外皱。

用带拉伸筋的凹模、反向拉伸法和正反向联合拉伸法防止内皱。

拉形原理：

拉形时板料两端在拉形机夹钳夹紧的情况下，随着拉形模的上升，板材与拉形模接触产生不均匀的双向拉伸变形，是板料与拉形模逐渐贴合的成型方法。

成形极限：

在拉形时，挡板料濒于出现不允许的缺陷时的拉形系数

。

容易出现的问题：

拉裂、起皱。

解决办法：

防止拉裂的主要方法是控制一次拉形变量；防止起皱可使夹头钳口取现金量符合模具两端对应曲面的剖面形状，在操作中正确配合夹头拉伸和台面上顶的动作。

拉弯原理：

拉弯是将毛料在弯曲的同时加以轴向拉力，改变毛料剖面内的应力分布情况，使之趋于均匀一致，以达到减少回弹，提高零件成形准确度的目的。

成形极限：

拉断

常见问题：

回弹量较大

解决办法：

先拉后弯，先弯后拉，先拉后弯再补拉。

落压成型原理：

利用质量很大的锤头或上模从高处落下时所产生的巨大的冲击力是，使毛料沿着成型模成形。

成形极限：

易出现的问题：

材料起皱或破裂

解决方法：

预成形；采用展开料成形；分区依次成形；采用储料过渡

液压成形原理：

采用液态的水或油作为传力介质，用软凸模或凹模代替刚性的凸模或凹模，使坯料在传力介质的压力作用下与凹模或凸模贴合的过程

成形极限：

相对弯曲半径R/t以及成型压力P

易出现的问题：

材料的起皱开裂和不贴模

解决方法：

尽量采用新淬火料进行成形，同时尽可能采用展开料成形，以免除修边工作。

喷丸成形：

利用高速弹丸流撞击金属板的表面，使喷丸表面及其下层金属材料受挤压产生塑性变形而向四周延伸，表面面积扩大，从而逐步使板材发生向喷丸面凸起的弯曲变形，从而达到所需变形

成形极限：

对一定的喷丸设备的弹丸，采用最大覆盖率喷完成形特定材料和厚度的零件时，所获的变形量时一定的，即相应条件下的喷丸成形极限易出现的问题：

受壁板外形和结构特点限制，部分壁板难以成形

解决办法：

采用预应力喷丸成形技术以提高喷丸变性能力

旋压成型：

借助旋压棒或旋轮、压头对随旋压模转动的板料或空心毛坯做进给运动并旋压，使其直径尺寸改变，逐渐成形为薄壁空心回转零件成形极限：

工件的尺寸形状和厚度问题：

表面出现沟槽解决：

在不同的胎膜上进行连续旋压

胀形：

在外力作用下使板料的局部材料厚度减薄而表面积增大，或将直径较小的筒形或锥形毛坯，利用由内向外膨胀的方法，使之成为直径较大或曲母线的旋转体零件

极限：

胀形系数

，

其中为零件变形最大处的直径；

为零件变形最大处的原始直径

问题：

毛坯拉伸破裂

解决：

在胀形是施加轴向推力是管坯压缩

3.什么是结构复合材料，什么是功能复合材料，复合材料在性能上有哪些特点。

结构复合材料：

主要作为承力结构使用的材料，由能够承受载荷的增强体组元与能联结增强体成为整体材料同时又起传力例作用的基体组元构成的复合材料。

功能复合材料：

指除力学性能意外还能够提供其他物理、化学、生物等性能的复合材料。

复合材料性能上的特点：

1、材料具有可设计性

2、比强度高及比刚度大

3、抗疲劳性能好

4、高温性能好

5、制造工艺简单

6、结构可实现功能智能化

4.试说明聚合物基复合材料预成形件/树脂转移成形工艺方法（RTM方法）的特点与适用范围。

RTM特点：

整体性好，减少机械连接，近无余量加工，与手工铺放比工时少，可采用低成本的纤维/树脂体系；有效的改善了劳动强度和环境条件；可提高复合材料的设计需用应变。

适用范围：

适用于各种铺放形式与毛坯构型的复杂构件。

5.什么是设计分离面和工艺分离面？

设计分离面：

飞机的零件根据使用功能、维护修理、方便运输等方面的需要、设计人员对整架飞机的结构要划分为许多部件，这些部件之间所形成的可拆卸的分离面称为设计分离面。

工艺分离面：

在装配过程中，为了生产需要，将飞机结构进一步划分称为组合件和板件，这些板件、段件或组件之间一般采用不可拆卸的连接，这种为了满足工艺过程要求而划分的称为工艺分离面。

6.提高装配准确度的补偿方法有哪些。

1、装配时相互修配

2、装配后精加工

3、垫片补偿

4、连接补偿件

5、可调补偿件

7.飞机装配基准的选择方法及误差积累特点。

1、以骨架外形为基准：

将骨架在型架上装配好，然后再蒙皮上施加外力，使蒙皮贴紧在骨架上并连接在一起。

误差累计特点：

骨架零件制造的外形误差

骨架的装配误差

蒙皮的厚度误差

蒙皮与骨架由于贴合不紧而产生的误差

装配连接的变形误差

2、以蒙皮为基准：

是将部分骨架零件分别装在蒙皮上，然后在型架上施加外力，使蒙皮外形贴紧在卡板上，最后将骨架连接起来。

误差：

装配型架卡板的外形误差

蒙皮和卡板外形之间由于贴合不紧而产生误差

装配连接的变形误差

8.互换与协调的概念及相互关系，三种协调原则及其特点。

互换：

指的是独立制造的零件（组合件、部件），装配时无需补充加工，就能满足产品使用要求；亦指一般互换的零件（组合件、部件）能与另一同样的零件（组合件、部件）互相代替，装配时不经任何修配，即可保证产品性能。

协调：

指两个相互配合的零件（组合件、部件）之间，其配合部位的几何形状和尺寸的相符合程度。

互换是指同一种工件之间的一致性，它通过控制制造误差来达到。

协调是指相配合工件之间配合尺寸、形状的一致性，它可以通过控制制造误差来达到，也可以通过修配来达到。

互换的一定是协调的，协调的不一定是互换的。

独立制造原则：

为保证互换性所需的协调准确度，就必须对零件制造的准确度提出很高的要求。

这与飞机制造的具体情况正好相反，因为在飞机制造总，对协调准确度比制造准确度要求更高；尤其是表明情况复杂的零件，技术上难度大，经济效果差。

因此，独立制造原则比较适用于那些形状简单的零件，例如起落架、操纵系统等机械加工类零件。

有利一面：

生产过程中能够平行地制造飞机零件、组合件和部件，以及各种工艺装备。

不受工艺装备制造次序的约束，可以扩大制造工作面，有利于缩短生产周期，开展广泛的协作

相互联系制造原则：

在尺寸专递过程中，共同环数量越多，协调准确度就越高，所以适用于制造形状复杂的零件。

在制造过程中，可以将技术难度大的、制造准确度不高的环节作为尺寸传递的共同环，这样就能大大提高零件之间的协调准确度，对于结构复杂的飞机产品，采用这种原则就行协调具有特别重要的现实意义。

但是，为了保证零件互换性所需的工艺装备必须依次制造，工作面受限制，使生产周期拖长，对保证厂际协作不力。

相互修配原则：

可以保证很高的协调准确度，但难以满足零件互换的要求，而且修配劳动量大，装配周期长，只有当其他协调原则在经济上、技术上都不合理，又不要求零件互换性时，才选用这种原则，一般在飞机的试制中应用较多，而成批生产中应用较少。

9.铆接、螺接、胶接、焊接、胶焊等各种连接方法的特点。

铆接：

连接强度比较稳定可靠，铆接方法与工艺参数容易掌握和控制，铆接质量检验方便，故障比较容易排除，使用工具比较简单、价廉，适用于较复杂结构的连接。

虽然存在一些缺点，增加了结构质量，降低了结构强度，容易引起变形，仍是飞机装配中主要的连接方式

螺接：

螺栓的受力形式有拉、剪、拉剪三种，应根据受力形式选用不同形式的螺栓。

在飞机装配中数量不断增加。

除标准螺栓，还有高锁螺栓和锥型螺栓，质量轻，体积小，耐振动，夹紧力大，耐疲劳性高，密封性好，安装简单，但结构复杂，成本高。

胶接：

不削弱基体材料，形成的连接缝是连续的，受力均匀，能改善板材支持情况，提高临界应力，减轻结构重量，提高结构的疲劳强度和破损安全性；胶接结构表面平滑，有良好的气动力性能；胶缝本身有良好的密封性，适用于气密舱和整体油箱等要求密封的结构；劳动量显着低于铆接，成批生产时成本也低于铆接；胶层对金属有防腐保护作用，可以绝缘，防止电化学腐蚀；使用材料范围广，金属材料之间、非金属材料之间、金属与非金属材料之间；对材料、工艺条件的环境应力极为敏感，剥离强度低，不易检查，无损检测方法不完善，环境温度有限制。

焊接：

生产效率高，成本低，比铆接结构质量轻，表面光滑，改善了劳动条件，疲劳强度比铆接低20%。

胶焊：

焊接头质量轻，静强度高，可靠性好，胶接头良好的疲劳特性和密封性，力学性能十分优良

10.铆接、胶接的工艺过程。

铆接：

确定钉孔位置，制铆钉孔及制埋头窝，放铆钉，铆接

胶接：

预装配，胶接表面制备，涂胶和晾置（或烘干），装配，固化，胶缝清理和密封，试验和检验

11.飞机总装包括哪些内容。

飞机机体各部件的对接及水平测量；

安装调整发动机、燃油和滑油系统，安装和调整发动机操纵系统；

液压和冷气系统的设备、附件和导管的安装、敷设和实验；

起落架极其收放机构、信号系统的安装、调整和实验；

飞机操纵系统的安装和调整；

电器、无线电、仪表设备与电缆的安装、敷设和实验；

高空救生设备的安装和实验；

特种设备的安装和实验。

12.什么是CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM，并简述它们之间的关系。

CAD/CAE/CAPP/CAM分别是计算机辅助设计，计算机辅助工程分析，计算机辅助工艺过程设计，计算机辅助制造的英文缩写。

他们是制造业信息化中数字化设计与制造技术的基础，是实现计算机辅助产品开发的主要工具。

PDM是产品数据管理的缩写，是某一类软件的总称。

PDM技术集成并管理与产品相关的信息、过程及人与组织，实现分布环境中的数据共享，为异构计算机环境提供了集成应用平台，从而支持CAD/CAE/CAPP/CAM系统过程的实现。

13.试说明数字化预装配的三个阶段。

第一阶段：

一级数字样机，建立了零部件的基本形状、包容空间，并协调各工程设计组之间的空间位置安排。

第二阶段：

二级数字样机，已经进行了飞机结构设计和不同设计组之间界面的协调，零部件外形已经确定下来，但还未进行详细的设计。

工作进展主要体现在飞机的可达性，可维护性，可靠性，人机工程以及支持装备的兼容性等进行详细设计，但尚未进行详细的装配原装设计。

第三阶段：

三级数字样机，是对详细设计的零部件进行完整的数字化与装配，如飞机的管道系统，空气管路，燃油管线，液压管路，角片支架，紧固件，连接孔等的制造和安装等都在三级数字样机上完成，它是数字预装配的最后阶段。

14.飞机数字化装配系统涉及到哪些技术。

以数字化装配技术为支撑，体现了数字化装配工艺技术，数字化柔性装配工装技术，光学检测与补偿系统，数字化钻铆技术及数字化集成控制技术等多种先进技术的集成应用。

15.试说明飞机柔性装配技术的含义及其优点。

含义：

飞机柔性装配技术是考虑装配对象变化较快的航空产品本身特征，基于飞机产品数字化定义，通过对飞机柔性装配流程、数字化装配技术、装配工装设计、装配工艺优化、自动定位与控制技术、测量、精密钻孔、伺服控制、夹持等的综合，以实现飞机零部件快速准确的定位与装配，减少装配工装种类与数量的装配技术。

优点：

1、提高装配效率与装配准确度。

2、提高装配工作的快速响应能力，缩短飞机装配周期。

3、提高飞机装配质量、提高装配速度。

4、降低飞机装配成本。

5、适应多品种产品生产装配要求。