引言
先进复合材料由于具有高比强度和高比刚度、耐高温、耐腐蚀、重量轻等优良的性能，是最理想的结构材料。复合材料装配工艺中的关键技术是修合、制孔和连接。而孔的质量状态能造成连接部位应力集中，导致结构提前破坏，对连接件的寿命影响极大。
1零件配对组合方式对装配精度的影响
零件的加工误差影响了最终产品的装配精度。在不依赖于提高零件加工精度的情况下，考虑通过调整装配工艺参数来改进产品的装配精度，如优化零件的配对组合形式。实际生产中，很多产品并非单件生产。因此，可以将同类零件编号并进行重新配对组合，通过有限元仿真计算不同组合形式下的装配精度。因此，在实际生产中，可以根据产品性能对各测量点精度的依赖程度，设置相应的权重系数，对不同组合方式下产品的装配精度进行综合评定，选择最佳的装配组合方式。
2碳纤维复合材料装配特征分析
2.1不同部件连接的误差控制
碳纤维复合材料体现出质量轻、强度高、成型性好、不易腐蚀等普通金属所不具备的性能，因此可以被广泛应用于军用、航天等特殊领域。采用复合材料装配的部件，对于装配提出了更高的要求，要求不同部件在装配时考虑到如何控制误差。复合材料虽然具有优势，但是存在纤维脆性高、表面硬度大，光滑，与树脂材料的结合效果差，层间剪切强度会降低、抗剥离性变差，因此装配中容易发生缺陷，所以控制复合材料的装配误差是关键。在刀具加工中，要保证切削用量的合理，对于装配所用的刀具要考虑到几何参数的优化，在装配中，要保证润滑用品的有效性。其次，还要保证加工设备的性能，要优选高质量、稳定性、可靠性强的加工设备，尽可能将加工误差控制到最低。在装配前，要分析装配图，明确尺寸链的关键，明确定位基准，对于装配数据全面分析，提出误差控制方案。
2.2受力与受热的影响
在实际的装配中控制误差主要有两种方法：①保证系统的整体刚度。②降低载荷的变化量。保证刚度要考虑到如何优化受力条件，要对整个装配中的工艺薄弱环节加以分析。在装配工艺的设计中，要采取合理的装夹方法，并结合加工方式，借助合理的工艺设计来保证系统刚度。在零件的削磨中，会由于发热而产生热变形，产生误差。为了控制表面的温度，在切削中，要选取有效的切削液，还要选择切削方式。比如采用断续切削，等待热量散去再进行操作。
2.3工艺要求
在碳纤维复合材料构件上钻孔：①在碳纤维复合材料壁板上钻∮3～∮12的通孔时，使用硬质合金钻头，推荐转速为800～2800r/min，进给量为0.01～0.06mm/r。②钻孔时，为防止复合材料孔出口面劈裂，一方面当接近钻透时应放慢进给速度，一方面应在孔出口面加垫板支撑，垫板材料为硬塑料板、夹布胶木板或铝板，垫板应与壁板贴严。③当钻大于φ12的孔时，应采用80～100粒度的金刚石空心钻。为防止孔出口面劈裂，应采用两面钻孔，即先制出中心孔，中心孔径按空心钻的导销定，把空心钻导销插入中心孔内，从零件的一面划至零件厚度的三分之一或一半，再把空心钻从零件的另一面插入在反面将孔钻出。如无法两面钻孔，应在孔出口端加垫板支撑。
3碳纤维复合材料装配工艺要点
3.1钻孔
碳纤维复合材料的性能较为特殊，由于碳纤维本身的硬度高，耐磨性较高，因此对于刀具选择要保证耐磨性与硬度。钻孔时高速旋转的刀具与材料之间接触后会释放大量热，因此要保证刀具材料的耐热性，可以采用硬质合金类钻头。复合材料钻孔时，由于层压板结构，需要控制进给量和刀速，以防止钻头断裂。另外，钻孔出口面是硬质塑料，刀速过快，孔的周围会发生烧灼问题。因此钻孔的转速选择是关键。另外如果操作中处于封闭的环境中，集聚的热量无法及时有效的散发出去，严重时温度达到材料的烧灼点。孔的缺陷还包括出口层劈裂。这是由于孔接近钻透时，原有的切削阻力会突然变小，钻头的出口速度会突然加快，孔出口处纤维发生撕裂。
3.2锪窝与铣削
在一些特殊部位会使用芳纶材料，在装置连接中为了保证过渡的光滑，外形的美观，会通过钛制沉头抽钉来锪窝，芳纶纤维本身的韧性高，在与树脂连接时如果粘接效果不好，会发生锪窝困难，如果缺少特别的锪窝刀具，在钻孔加工后锪窝表面，会导致纤维切断。另外还会发生铣削余量过大，铣削时刀具选择不当造成边缘分层。复合材料的装配定位是将长桁和肋骨轴线作为基准，需要保证轴线、对缝线、墙轴线的位置准确。由于结构限制，内形的复杂，铣削难以控制余量，为了避免超差，余量修合中需要多次上架。因此对于锪窝与铣削要考虑加工艺与刀具的选择。
3.3螺接工艺
①由于复合材料层间强度和压缩强度低以及抗冲击性差，一般只能采取间隙配合，既H8/f8、H9/f9配合；孔与复合材料壁板的垂直度偏差在2°以内，铰孔后必须用孔垂直度量规检查孔的垂直度；②除非传力构件外，螺栓的螺纹部分不允许处在孔的挤压部位，既螺纹不允许处在夹层内；为此，在装配中应使用夹层厚度以选择具有合适光杆长度的螺栓；③装配中，一般采用湿连接，即螺栓涂胶或涂漆后安装。装配中螺母必须在胶的施工期内拧紧。④沉头螺栓螺栓头不允许下凹，允许螺栓头突出0.15mm。⑤高锁螺栓、大底角螺纹抽钉拧断螺母、螺杆后，螺纹不得凹在螺母或套环内，至少应露出螺纹1～2扣；⑥螺母、螺杆拧断后，应对剪断后的表面进行保护，防止腐蚀；⑦对沉头螺栓，将0.05mm厚的千分垫插入间隙时，允许在圆周的40%以内存在间隙，但不应触到头部和杆部的交接处；⑧多螺栓连接安装时，由于复合材料层间剪切强度低，不宜逐一的将单个螺栓一次拧紧，而应均衡、对称的将所有螺栓分若干次拧紧，直至达到规定的拧紧力矩值。复合材料在与金属材料发生时，连接部位的纤维结构会发生破坏，对于结构强度与寿命会产生不利的影响，复合材料发生的破坏往往是由于挤压或者拉拖，多为混合破坏。因此装配时要合理选择螺接和铆接类型，以提升装配质量。为了控制结构的疲劳，避免复合材料发生电位腐蚀，对于紧固件选择可以采用钛质金属。对于复合材料的连接，可以采用间隙配合，以消除接头孔区域存在的应力问题，消除载荷分配不均匀的影响。
结语
先进的复合材料在国内航空制造业中得到了迅速的发展，但在实际装配中也存在一定的问题。加大研制力度、提高复合材料制造技术是我们的责任。我们必须结合生产实际，深入开展工艺试验研究，不断创新，找到最优工艺方案，将复合材料优良性能最大范围地用于航空产品中。
参考文献
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