第四节__铆接和铆接结构装配

1
各种新型连接件
（a）镦埋头钉；（b）半冠头铆钉； （c）全冠头铆钉；（d）无头铆钉； （e）高抗剪铆钉； （f）钛合金铆钉； （g）钢抽芯钉；（h）环槽铆钉； （i）高锁螺栓；（j）锥形螺栓。
2
4.1 普通铆接
常见的是凸头和埋头铆钉，其铆接过程是： 钻孔→惚窝（埋头钉） →放铆钉→铆接
钉头
钉杆 镦头
（a）孔径口超差；（b）铆钉孔错位；（c）埋头窝过深；（d）铆钉头未 贴紧零件；（e）墩头偏斜；（f）夹层有间隙
12
（2）铆接变形大。 铆钉杆镦粗不均匀，靠近镦头部分镦粗较大，而靠近钉头部分镦粗 很小，铆接后钉杆呈圆锥形。
（3）劳动强度大，噪音大，振动大， 劳动条件差。
（4）劳动生产率低。
13
2：压铆
3：大型五坐标数控自动铆接机
1—底座；2—弓臂；3—导轨；4—下动力头；5—上动力头；6—床身； 7—控制台；8—纵向导轨；9—板件
37
数控自动定位调平托架 托架由三部分组成：
两端的左右架车； 支撑在架车中间的矩形框架； 控制电路。
38
机器人在铆接装配中的应用
用机器人在型架内钻孔 1—待钻孔板件；2—机器人；3—正在钻孔的板件。
无头铆钉铆接，就是将没有铆钉头的实心圆杆作为铆钉。
（a）铆成埋头；（b）铆成凸头。 1—工件；2—无头铆钉
25
无头铆钉埋头窝一般制成两个锥度，主要原因：
（1）埋头窝的锥度减少，铆接时易于填满埋头窝，保证干涉配合和密 封性能。 （2）可以减少压铆力。因为锥度减少，需填充的金属减少，压铆力相 应减少。
适用于机身和机翼上厚度比较小 的非主要受力部位的封闭处。
1—芯杆；2—钉套
40
鼓包型单面抽芯铆钉
（a）放铆钉并开始拉铆；（b）消除零件间的间隙；（c）压入锁圈；（d）拉断钉杆
为克服单面抽芯铆钉缺点，在芯杆和钉套之间增添了锁圈，不易脱 落，但鼓包形成时，钉套尚未充分胀大。因此孔壁上的预应力不足。
41
4
（2）按导孔钻孔 首先在一个零件上钻小孔，装配定位后，按小孔将装配零件 一起钻通，如蒙皮和桁条的连接，先在桁条上钻导孔。该方法效 率较高，常用于成批生产。
按导孔钻孔
1—带导孔的长桁； 2—蒙皮
5
（3）按钻模钻孔 为了保证孔的位置准确度，使带孔的零件或组合件能够互换，而采 用按钻模钻孔的方法。钻模上的导套有导向作用，能保证孔的垂直度。
27
松配合时在交变载荷作用下差非常大。
28
图中反映最大应力和 最小应力相差明显减少。
干涉配合时在交变载荷作用下在孔附近沿X轴的应力分布曲线
29
干涉量大小，不能太大，也不能太小，太小不起作用，太大产生的 预应力引起结构变形，对于铝合金，一般干涉量取1.5～3.0% 影响干涉量的因素： 1：铆接前铆钉的外伸量。 钉杆越长，干涉量越大，图中如果H1 和H2太小，则不足以形成所要求的钉头和 墩头，也得不到预期的干涉量。 2：钉孔间隙和埋头窝深度。
（3）特种铆钉自动铆接
环槽铆钉自动铆接
34
自动铆接单面抽芯铆钉
35
（二）自动铆接机
1：弓臂式自动铆接机
上动力头有上压紧件 和可以移位的钻惚、压铆、 铣切三个工作头。
下动力头是可以升降 的下铆模和下压紧件。
1—上动力头；2—下动力头；3—床身； 4—送钉机构
H和M决定铆接件的宽 度和曲度。
36
2：龙门式自动铆接机
不硫化型生橡胶。
23
（二）密封试验
1：气密试验 主要针对气密座舱，充到一定的气压，看气压下降需要多少时间。
2：油密试验
主要针对整体油箱，一般内装80%的煤油，充以一定的压缩空气， 停放一段时间，看有无渗漏；再在油箱不充压的情况下，模拟各种状
态，停放14-21小时，如不漏油，才算合格。
24
4.3 无头铆钉铆接
（一）提高螺栓连接疲劳寿命的方法
1：采用干涉配合螺栓
螺栓孔和螺栓都经过精加工，用压配合形成干涉配合。
48
2：对孔进行挤压光加工
包括两种： （1）锥体芯棒挤压；（2）加套筒挤压。
挤压后，在孔壁上形成预应力层，孔和螺栓之间即使是松配合，也能明 显提高疲劳寿命。
锥体芯棒挤压强化孔壁 1—工件；2—芯棒。
39
4.5
特种铆接
在飞机的铆接中，除普通铆接和无头铆钉铆接外，在结构比较封闭 不开敞的地方，采用单面铆接，从一面接近工件，有一些地方还采用环 槽铆钉铆接。 （一）单面铆接 1：单面抽芯铆钉
由芯杆和钉套组成，用拉铆枪 抽拉。缺点：
（1）芯杆和钉套不为一整体，铆钉 受拉时，仅钉套受力；强度低。 （2）结构受振动载荷时，芯杆易从 钉套中脱落。
2：拉丝型抽芯铆钉
（a）放入铆钉；（b）开始拉铆；（c）消除零件间的间隙；（d）拉丝过程； （e）压入锁圈；（f）拉断钉杆。
由芯杆、钉套、锁圈三部分组成，拉铆完成后，在铆钉和钉孔之间 产生干涉配合。
与上面铆接相比，其拉断力、拉脱力、芯杆压出力都要高。
42
拉丝型抽芯铆钉杆压出力试验 抽芯铆钉头的几种形式
圆筒形板件的自动钻惚装置
1—板件； 2—靠模板； 3—钻惚动力头；4—夹紧件； 5—转动框架； 6—支座； 7—横向移动机构； 8—转动机构； 9—夹紧工作头
8
机翼板件的自动钻惚装置 1—板件装配型架； 2—板件外形靠模； 3—供孔距定位的纵向靠模； 4—钻孔动力头； 5—板件。 当沿长桁钻惚铆钉孔时，可在靠模板上装几个钻惚动力头，同时进 行自动钻孔。
20
2：缝内密封。 在铆钉缝和零件缝之间刷密封胶。
21
3：缝外密封。
铆接后，在铆缝外涂以密封胶。
4：表面密封。
一般情况下，经常三种密封 同时采用，确保结构的密封性。 1—表面密封；2—缝外密封； 3—缝内密封。
22
（二）密封材料
1：密封胶 主要是聚硫橡胶，能够保证活性期，施工时不凝固。 密封胶选择时要求： （1）必须与金属有好的粘合力。 （2）必须耐老化性，要求与飞机同寿命。 （3）在汽油和高温下仍有良好的密封性能。 （4）密封胶不能有毒。 2：密封腻子
机翼整体油箱位置示意图
18
普通铆接不能密封，其泄漏途径：一是沿铆钉与钉孔之间的缝隙， 二是沿零件之间的缝隙泄漏。密封铆接就是消除这些缝隙以堵住泄漏。
19
（一）密封形式
1：自密封铆钉密封。铆钉铆接后形成干涉配合，具有自身密封的功能。
带O形密封圈的螺栓和托板螺帽 （a）镦埋头铆钉；（b）全冠头铆钉； （c）半冠头铆钉；（d）BRILES铆钉
间隙大、埋头窝深，干涉量相应减少； 间隙太小，则装钉困难。
3：铆模形状。
不宜用平铆模，而采用凹铆模。
1—凸出部分；2—部分埋头窝； 3—间隙；4—墩头
30
4.4
自动铆接
也就是铆接的机械化和自动化。
自动铆接包括两种： （1）单工序自动化 也就是将钻孔和压铆在不同的机器上完成，需要重新装夹。
（2）全过程自动化。
26
无头铆钉的优点：
（1）沿钉杆全长产生了一定的均匀的干涉量，提高了连接件的疲劳寿 命。 钉孔和钉杆之间的干涉配合，在钉孔和钉杆之间产生了一定的内 应力，降低了最大应力与最小应力之间的差值。 （2）增加了密封性。
铆接时产生疲劳破 坏的原因，主要是带圆 孔的板件受拉时，在孔 的边缘产生很大的应力 集中，在交变载荷作用 下，产生破裂。
钛合金特点：强度高、比重小、耐热性好、硬度高、塑性差。 钻孔时：钻头应该锋利、锋角大、采用短钻头、低钻速、快进给。
铆接时：采用压铆和铆枪热铆（加热到700度，提高塑性）。
钛合金铆钉热铆
热铆加热方式
1—顶铁；2—钛合金铆钉；3—铆枪； 4—气源；5—电源。
47
4.6
螺栓连接
在飞机结构中，重要承力结构用螺栓连接，部件之间的连接也主要 用螺栓连接。螺栓连接在交变载荷作用下，也会产生疲劳断裂。
凸头铆钉
埋头铆钉
3
（一）钻孔 孔径＞ 钉杆直径（0.1 ～ 0.3 mm）。 钉孔不能太小，也不能太大；太小钉杆放不进，太大撑不满。
对于铆钉孔的质量，除满足孔径的公差要求外，对于孔的椭 圆度、垂直度、孔边毛刺、孔边光洁度，都有相应的要求。
钉孔位置确定：
（1）按画线钻孔 方法简易可行，但效率比较低、准确度较低，适用于新机试制。
四、铆接、螺栓连接和铆接结构装配
飞机制造中常用的连接方式包括：
铆接 螺栓连接 胶接 焊接
其中用的最多的是铆接和螺栓连接，大型飞机上有上百万个铆钉。目 前铆接仍然是飞机装配中的主要的连接方法，其原因是：铆接的连接强度 比较稳定可靠，容易检查和排除故障，适用于较复杂的结构的连接。
铆接中最常见的是普通铆接。
在一台铆接机上，自动完成：钻孔、惚窝、送钉、压铆、铣平钉 头。
31
（一）自动铆接应用按铆钉类别分类
（1）有头铆钉的自动铆接
埋头铆钉自动铆接
（a）夹紧工件；（b）钻孔、惚窝；（c）放铆钉、压铆；（d）松开夹紧件
32
（2）无头铆钉的自动铆接
无头铆钉的自动铆接可以铆成凸头铆钉，也可以铆成埋头铆钉。
33
靠压铆机的静压力镦粗钉杆，形成镦头。 压铆力：
P = u σb A（公斤）
其中： u—修正系数，建议u = 2.0 ～ 2.2；
σb—塑性变形强度极限。
A—镦头的径向截面积。
压铆有以下优点： （1）铆接质量稳定，与操作者技术水平关系较小，表面质量好； （2）劳动生产率高； （3）工件变形小； （4）工人的劳动条件好。
由带环槽的钉杆和钉套组成。
环槽钉分为：
环槽铆钉 1—钉杆；2—钉套
抗拉型。钉头大，环槽长。 抗剪型。钉头小，环槽短。