复合材料制件装配技术

复合材料制件装配技术

王春萌

中航西安飞机工业集团股份有限公司  陕西西安  710089

摘要：随着科技的不断发展，复合材料在飞机制造领域中扮演着愈发重要的角色，其广泛应用于飞机的机身、机翼和其他关键部件。复合材料具有高强度、轻质、耐腐蚀等特点，可以大幅度提升飞机的性能和燃油效率。然而，复合材料的制造和装配需要精细的工艺和专业的技术，其中装配技术尤为重要。基于此，本文分析了飞机制造中复合材料制件装配技术策略，以供参考。

关键词：飞机制造；复合材料制件；装配技术

引言：飞机制造技术涉及的领域非常广泛，包括装配、铸造、材料科学、自动化技术、航空动力学、航空电子等多个方面。它是随着一个国家的科学与技术的进步而不断发展的,社会的需求和市场的竞争也推动着飞机制造技术不断更新和发展。复合材料制件的装配过程繁琐复杂，涉及到多种工艺和步骤，只有通过科学合理的装配技术，才能够提高生产效率，缩短制造周期，满足市场需求。

1飞机制造中复合材料制件装配技术的优势

1.1较低的重量

与传统金属材料相比，复合材料具有更高的比强度和比刚度，所以相同强度的情况下，复合材料的重量更轻。在飞机制造中，轻量化是一个重要的目标，因为重量的减少可以提高飞机的燃油效率和载荷能力。对于复合材料制件来说，其重量优势使得飞机能够在无需牺牲所需强度和可靠性的情况下减轻重量。此外，还具有较好的疲劳寿命和耐腐蚀性。与金属材料相比，复合材料具有更好的耐腐蚀性能，不易受到氧化、腐蚀等因素的影响。此外，复合材料的疲劳寿命更长，能够在更加恶劣的环境条件下工作，避免了金属材料容易发生疲劳断裂的问题。这也意味着使用复合材料制件可以减少维修和更换的频率，降低了运营成本。
1.2较强的设计灵活性

复合材料可以通过不同的层叠和组合方式，实现不同的性能需求。与传统金属材料相比，复合材料的加工性更强，可以很容易地形成各种复杂的形状。这使得飞机设计师能够更好地满足飞机性能和气动要求，提高飞机的飞行性能和操控性。另外，还有助于降低制造成本。虽然复合材料的生产成本较高，但由于其制造效率较高，可以减少制造工序和周期，从而降低了制造成本。此外，使用复合材料制件还可以降低维护和修理的成本，提高飞机的可用性和可靠性。

2飞机制造中复合材料制件装配的技术策略

2.1工艺优化

复合材料制件装配过程中存在一些技术挑战，包括精确的尺寸控制、合理的装配顺序和合适的工艺优化策略。首先，精确的尺寸控制是确保复合材料制件装配质量的关键。由于复合材料具有不同热胀冷缩和湿胀干缩特性，尺寸的变化对装配效果有重要影响。因此，在制备过程中需要精确控制纤维方向、树脂固化温度和压力等参数，以保证制件的精确尺寸。其次，合理的装配顺序能够提高装配效率和装配质量。复合材料制件具有方向性，需要按照设计要求进行正确的拼接。在装配过程中，制定合理的装配顺序能够减少可能发生的变形和损伤，确保装配的精度和可靠性。同时，合适的拼接材料和装配工艺能够提高装配效率，降低制造成本。最后，工艺优化策略是提高复合材料制件装配质量的重要手段。通过合理的工艺优化策略，可以降低制造过程中的变形、残余应力和缺陷等问题，提高制件的整体性能。例如，采用预浸料制件和自动化装配技术可以提高装配的精度和稳定性；采用先进的模具设计和加热控制技术可以减少残余应力的产生；采用合适的光纤传感技术可以实时监测装配过程中的参数，确保质量的控制。
2.2定位和连接技术

复合材料制件的装配技术涉及到定位和连接技术的应用，对于飞机的安全和性能至关重要。首先，定位技术是复合材料制件装配中的关键环节。由于复合材料制件的形状复杂、尺寸精度要求高，因此在装配过程中确保准确的定位是必要的。在实际操作中，可以采用机械定位、光纤定位、激光定位等技术，以确保复合材料制件的准确定位。通过准确的定位，可以有效避免装配过程中的误差，提高装配效率，保证飞机整体结构的稳定性。其次，连接技术是复合材料制件装配中不可或缺的一部分。连接技术直接影响到制件的强度和稳定性。常用的连接技术包括黏接、铆接、搭接等。黏接技术适用于复合材料制件之间或复合材料与金属制件之间的连接，能够提高连接强度，但需要在胶粘剂的选择和黏接过程中注意温度和湿度的控制。铆接技术则适用于复合材料与复合材料之间的连接，通过铆钉的固定，提高连接强度。搭接技术则是将两个复合材料制件通过叠放的方式连接在一起，增加连接面积，提高强度。在制定复合材料制件装配技术的策略时，需要综合考虑结构的轻量化、强度要求和制造工艺等方面的因素。因为复合材料的特性决定了其在设计和制造过程中需要一些特殊的技术和装备，所以在制定装配策略时需要充分了解和掌握复合材料的特点和制造要求。
2.3水平和垂直一体化

飞机制造历经多年的发展，技术不断进步，不仅要追求飞机的性能和安全，还要注重飞机的轻量化设计。在这方面，采用复合材料制件进行装配成为飞机制造的关键技术策略之一。在飞机制造中采用复合材料制件进行装配的关键技术策略包括水平和垂直一体化。水平一体化是指将飞机制造的各个阶段整合到一个生产线上，实现流程的连续化。这样可以减少生产环节之间的中间时间和物料运输，提高生产效率和产品质量。同时，水平一体化还可以减少工人的操作环境变化，提高生产工艺的稳定性。通过将复合材料制件的设计、生产和装配工艺无缝衔接，可以更好地保证飞机的结构一致性和装配的精确性。另一方面，垂直一体化是指在飞机制造中，将复合材料制件的生产和装配环节纳入到飞机制造厂家内部。通过垂直一体化策略，飞机制造厂家能够更好地控制材料供应、质量标准和装配工艺。这样可以减少外部供应商之间的沟通和配合问题，及时调整生产进度和解决问题，提高飞机制造的灵活性和响应能力。此外，在垂直一体化的模式下，飞机制造厂家还可以更好地保护知识产权，提高技术壁垒，提升市场竞争力

[1]。
2.4质量控制

由于复合材料的特殊性质和制造工艺的复杂性，质量控制在复合材料的装配过程中显得尤为重要。首先，制造商需要确保复合材料制件的质量符合设计要求。这包括对每一个制件的材料检测、尺寸测量以及力学性能测试。通过使用先进的检测和测试设备，制造商可以及时发现制件中的缺陷或问题，并采取相应的措施来修复或更换这些制件，从而确保飞机在装配完成后的使用安全性和可靠性。其次，需要关注制造过程中的质量控制。复合材料制件的制造过程包括树脂浸渍、预固化、热压等复杂工艺步骤，需要严格控制每一个环节的工艺参数，以确保最终制得的制件具有一致的质量。制造商可以使用自动化设备来控制工艺参数，减少人为因素的干扰，从而提高制造精度和效率。此外，还需要对复合材料制件进行适当的质量检验。在装配过程中，制造商可以借助无损检测方法，如超声波检测、红外检测等，来发现制件内部的缺陷或损伤。同时，也可以进行外观检查，确保制件的表面光洁度和接触面质量[2]。

结语：综上所述，复合材料制件装配技术在飞机制造中具有重要性。通过合理高效的装配技术，可以提高生产效率，确保装配质量，保证飞机的安全性。因此，在飞机制造过程中，需要充分认识到复合材料制件装配技术的重要性，加强研发和培训，不断提升装配技术水平，推动产业的发展和进步。

参考文献：

[1]李金磊.热固性复合材料制件残余应力形成及影响研究[D].大连理工大学,2020.

[2]袁晓龙,田卫,高兰宁.大型复合材料主承力构件制造技术综述[J].航空制造技术,2009,(22):32-35.