铆接和铆接结构装配

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。
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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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
H和M决定铆接件的宽 度和曲度。
1—上动力头；2—下动力头；3—床身； 4—送钉机构
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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。
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。
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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。
机翼整体油箱位置示意图
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
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（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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（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。
2：密封腻子 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。
抽芯铆钉头的几种形式
（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
1—变形环；2—螺丝； 3—带内螺纹的钉套。
尾翼采用单面铆钉的位置
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（二）环槽铆钉铆接 由带环槽的钉杆和钉套组成。
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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。
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。
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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。 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
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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。
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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。
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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。
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。
环槽钉分为：
▪ 抗拉型。钉头大，环槽长。 ▪ 抗剪型。钉头小，环槽短。
环槽铆钉 1—钉杆；2—钉套
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）。
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。
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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
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。
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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。
（a）镦埋头铆钉；（b）全冠头铆钉； （c）半冠头铆钉；（d）BRILES铆钉
带O形密封圈的螺栓和托板螺帽
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。
（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：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
有无锁圈压出力相差很大
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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（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。
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2：压铆 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。
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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。
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。 （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。
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。
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4.3 无头铆钉铆接
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。
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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%