第四节__铆接和铆接结构装配

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反铆
正铆的优点是:在铆接埋头铆钉时表面质量好,因为铆枪直接打在 钉杆上,蒙皮不受锤击。但其顶铁较重,一般用于铆接蒙皮表面。
反铆的优点是:顶铁重量轻,一般为正铆的四分之一,并且铆枪锤 击力直接打在钉头的零件表面上,能够促使工件贴紧,故在铆接骨架结 构时用反铆。
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锤铆存在以下缺陷:
(1)铆接质量不稳定。 铆接质量很大程度上取决于工人水平,容易产生各种缺陷, 降低铆接强度。
凸头铆钉
埋头铆钉
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(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。
机翼整体油箱位置示意图
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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。
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(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
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
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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。
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不硫化型生橡胶。
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(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。
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4.3 无头铆钉铆接
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2:缝内密封。 在铆钉缝和零件缝之间刷密封胶。
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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。
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(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
(3)特种铆钉自动铆接
环槽铆钉自动铆接
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自动铆接单面抽芯铆钉
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(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。
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2:龙门式自动铆接机
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
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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。
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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。
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。
抗拉型环槽铆钉
抗剪型环槽铆钉
环槽铆钉可代替螺栓,其拉脱力>螺栓
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拉铆型环槽铆钉的拉铆过程
(a)放铆钉;(b)开始拉铆;(c)钉套成形好; (d)拉断钉杆;(e)铆好
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(三)钛合金的铆接
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。
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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。
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
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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。
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
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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。
(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
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(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。
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2:压铆
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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。
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松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
图中反映最大应力和最小应力相差非常大。
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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
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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。
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(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
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(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。
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
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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。
(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。
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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。
在一台铆接机上,自动完成:钻孔、惚窝、送钉、压铆、铣平钉 头。
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(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
32百度文库
(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。
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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。
加套挤压孔壁 1—芯棒;2—干膜润滑套管;3—拉枪压紧件。
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(二)高锁螺栓连接
特点:强度高,重量轻,可控制夹紧力,提高疲劳寿命。 主要有三种:
高锁螺栓 (a)普通高锁螺栓; (b)密封高锁螺栓; (c)带挤压头的高锁螺栓
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高锁螺栓安装过程 (a)准备安装;(b)进行安装;(c)扭断上螺母,安装完。 1—高锁螺栓;2—高锁螺母;3—内六方套筒;4—六角棒。
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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。
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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
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压铆机:
固定式压铆机
成组压铆机 1—床身;2—下动力头;3—上动力 头;4—梁架;5—框架;6—板件; 7—滑车;8—立柱;9—地轨。
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压铆机工作过程:
1:板件尚未调平,压铆机托架带着板件向上移动。
2:板件接触调平触头,开始调平板件。
3:板件已经调平,准备进行成组压铆。
4:上铆模下降,贴紧工件上表面。
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。
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拉丝型抽芯铆钉杆压出力试验 抽芯铆钉头的几种形式
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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。
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(四)铆接
1:锤铆 最普通的铆接,是利用铆枪的活塞撞击铆卡,在铆钉的另一端 由顶铁顶住,使钉杆镦粗,形成镦头。锤铆有两种方法。 (1)正铆
正铆是用顶铁顶住铆钉头,铆枪的锤击力直接打在钉杆上而形 成镦头。
(2)反铆
反铆是铆枪在铆钉头那面锤击,用顶铁顶住钉杆一端面而形成镦 头。
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正铆
1—铆枪;2—顶铁
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5:下铆模和夹紧件上升,与上铆模一起夹紧工件。
6:松开铆模,并准备继续压铆下一组铆钉。
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4.2 密封铆接
飞机在高空中飞行,机舱需要密封,以防气压下降;飞机的机身和 机翼的一部分形成整体油箱,也必须密封,保证不漏油。
1—肋; 2—通气防溢油 箱; 3—1号传输油箱; 4—1号油箱; 5—2号油 箱; 6—中央翼油箱; 7—3号油箱; 8—4号油 箱; 9—4号传输油箱
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。
有无锁圈压出力相差很大
(a)、(b)普通抽芯铆钉;(c)、(d)用于薄 蒙皮的抽芯铆钉;(e)用于蜂窝结构的抽芯铆钉。
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3:单面螺钉
单面铆接拉枪工作头示意图 1—卡爪;2—活动部分; 3—固定部分。
单面螺钉
尾翼采用单面铆钉的位置
1—变形环;2—螺丝; 3—带内螺纹的钉套。
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(二)环槽铆钉铆接
按钻模钻孔
1—钻模; 2—螺钉孔; 3—油箱底板
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(二)惚窝 用于埋头铆钉。高速飞机上蒙皮与骨架之间的连接,主要用埋 头铆钉,埋头窝的深度要控制,铆接后只允许铆钉头高出蒙皮表面, 公差为+0.1毫米。若埋头窝过深,蒙皮受力后,会使铆钉松动。
正确的埋头铆钉
深埋头窝的受力情况
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(三)制孔工具设备
(1)风钻 (2)自动钻惚装置
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