自动钻铆最佳干涉量试验研究（可编辑）

自动钻铆最佳干涉量试验研究
学术论文
自动钻铆最佳干涉量试验研究4
Fit
Research of Best Int erfel Ience LeVel onAut omat ic and
ExperimentaI Dri lIi ng RiVeting
南京航空航天大学机电学院都小忠王珉陈文亮
不同干涉量的试验件,研究在自动钻铆1二况下,压铆力
【摘要】在MPAc自动钻铆机上采用不同压铆力
对7075铝板进行自动钻铆试验研究,分析了压铆力对
对干涉量和试验件疲劳寿命的影响规律,以期得出试件
干涉量和疲劳寿命的影响,得出了压铆力为211州时试最好疲劳寿命时的干涉量,即最佳十涉量。

通过铆钉镦
件的疲劳寿命最好,此时的干涉量为1.53%~1.77%。

通头直径的膨胀率与压铆力之间的关系,来建立直观的最
过压铆力与镦头膨胀率之间的线性关系,得出最佳干涉佳干涉量的判断方法。

量的直观判断方法,即镦头膨胀率为76.85%左右时试
1试验目的
件取得最佳干涉量。

关键词:自动钻铆压铆力干涉量疲劳寿命通过试验测得不同压铆力下的自动铆接的干涉量,
膨胀率
分析压铆力对干涉量的影响规律,利用不同压铆力下加
Aut omati c and 7075
【ABSTRACTl 工工件的疲劳寿命数据,得出自动钻铆7075铝板的最
dri l l i ng riveting
al umi Dum sheet di 仃erent fofces
pressllre 佳相对_T涉量。

实际应用中干涉量要比疲劳寿命测量
dur jng riVeting
is MPAC automati c
方便的多,因此利用试验结果中的最佳干涉量来指导生
experimental ly jnVestigated by using
al l d machjne.TIIe ef f&t of dj 恼rent
dril l i ng 产,无需测量工件的疲劳寿命。

riveting pres ?
forces on the i IIt e?-erence fit 1evel and the
sure
riveting
2试验条件
l ife is it is verified that the best
fatigue analyzed.And
m
i nt emrence Ievelis 1.53%~1 .77%when the
pr es虬Ⅱ’e 试验设备:1MPAc自动钻铆机,此设备可以自动
force is tl le best rat io of
21kN .Fiml l y expansj on 完成法向找正、钻7L、注胶、铆钉插入和压紧等一系列动
riveting
i s
ri ve慨l 76 .85%.
proved,which№about 作,镦紧力根据试验要求在自动钻铆机t 设置;2 北and Pr es-
京精雕高速雕刻机caver400M ,用于侧铣铆钉。

Keywords :Automati c drilling riVeting
sur e force Int erfbmnce 6t level Im
rjvet il l g Fati 2ue 试验工件:试验中所用材料为2块7075铝合金板ra 廿。

ExpaⅡsion 料,板厚2mm ,尺寸420mm ×50mm ;铆钉使用半圆头铆
钉GB/T 867一1986,材料2A叭,如4mm , 以7.25mm ,
在飞机装配中,自动钻铆技术同传统的手工铆接相屉 2.55mm ,胄 3.8mm ,『- 8mm,如图I 所示。

比.不但可以提高工作效率,还可以减少质量波动 ,改善
铆接结构的抗疲劳性能,因此在航空制造业中铆接的机
械化和自动化已成为铆接技术发展的必然趋势。

成飞
公司已把自动钻铆技术应用于ARJ21机翼试验件的加
工制造上,沈飞公司在波音737尾段项目中全面应用自动钻铆技术【l ‘3l 。

干涉配合能成倍地提高结构的疲劳寿命,是一种经
济有效的连接技术。

手丁铆接最佳千涉量的研究比较
成熟,但自动钻铆方面的研究还很少,压铆力取多大值
才能得到最佳干涉量以及产生的疲劳寿命最好,是急
图1半圆头铆钉结构图
需研究的课题,是自动钻铆技术在飞机装配中应用的技of head nVet
Fig.1 Slruclu怕diagram cup
术保证,是自动钻铆T艺参数选择的参考依据四。

本文使用MPAc自动钻铆机,采用不同压铆力制作
测量仪器:德国旌耐德PMSl500S光学ccD 自动
影像测量仪,测量精度O .02mm ,放大倍数45x, 测量行中央高校基本科研业务专项资金Hz2012117 资助。

程1500mm ×1500mm 。

如图2所示。

2012年第12期?航窀制造技术77学术论文
4试验分析
4.1压铆力对干涉量的影响
首先求出不同压铆力下的干涉值及干涉量的范围,
干涉值即铆接后的钉杆直径减去钉孔直径,已知钉孔直
径为4.125mm ,试验数据统计计算结果如表2所示。

根
据表2的数据求出各压铆力下干涉量范围的平均值,图
4为不同压铆力与干涉量关系图。

表2不同压铆力下干涉量的范围对比
压缔力瓜N 干涉值,nlI n 。

哥:渗量,%
16 0-01 l ~0.02l 0.27?0 5l
8 0029,0045 0 7 一I∞
图2 PMSl500S测量仪
2l 0 063?0073 1.53?1 77
PMSl 500S meler
Fi92 measunng
23 0087?0 lll 211~1 69
3试验方法
从图4可以直观地看出随着压铆力的增加,干涉量
的值也逐渐增大,并且增大的量也不相同,当压铆力从
将工件在MPAC自动钻铆机工装上固定夹紧,压铆
16kN增大到18kN的时候,干涉量的增长趋势相对平缓; 力分别取16kN、18kN、21kN 、23kN共4组数据自动钻铆而压铆力从18kN 增大到2lkN 的时候,干涉量的增长
成形,为了试验的准确性,每组压铆力制作10个试样,
趋势变得陡峭起来;当压铆力从2lkN 增长到23kN 的
如图3所示。

时候,干涉量增长趋势继续保持陡峭状态。

4.2压铆力对疲劳寿命的影响
图4明确了压铆力与相对干涉量的增长趋势,但还
得不出多大干涉量是最合适的,要得出最佳干涉量,还
需要明确压铆力取多大值时能保证最好的疲劳寿命。

图3铆接后的试件
TeSl a 代er 对不同压铆力自动钻铆构件接头施加拉一拉交变载荷Fig.3 sp∞imen nVelin口
8.6kN ,通过接头失效时施加交变载荷循环次数来衡量
接头疲劳寿命,试验参数与结果如表3所示。

将铆接后的试件在精雕机上按铆钉圆头中心点水
由表3可以看出,在压铆力为21kN时,试件的疲劳
平找正,并依次铣开40个铆钉,保护铆钉与孔接触部分
寿命最好,达到60370次,此时干涉量为1.53%~1.77%,
的完整性,整理被切开的铆钉,做好标记。

按照压铆力将取出的铆钉分成4组,并依次使用光
学ccD 自动影像测量仪精确测量各个铆钉的钉杆工作
部位直径和镦头直径,测量时铆钉不同截面上的直径有
所不同,取测量最大值为铆钉膨胀后的直径,l O个试件
术
测量直径的范围见表1。

岫
§
H_
表1
不同压铆力下测量结果
压囱l 力AN 钉杆宣径,mm 镦头直径,蛐16 4.136?4.146 6.19?6.42
18 4.154?4 170
6.53?6.82
图4 压铆力与干涉量关系
2l 4.188~4.198 6.90~7.17
of fo佗e and
ReIa啦on
Flg .4 p他ssu他mebng
23 4.212~4 236 7 28。

7 48
fh
imene 怕nce IeveI
78航空钢造技术?2012年第12期。