飞机结构件连接孔制造技术探究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 飞机结构件连接孔制造技术探究 【摘 要】目前飞机结构件采用 的主要连接方法仍是机械连接，一架大 型飞机上大约有 150200 万个连接件。 为了满足现代飞机高寿命的要求，国外 许多著名飞机制造商花费大量的人力和 物力，进行了旨在提高飞机连接接头寿 命的研究工作，基于此，本文主要对飞 机结构件连接孔制造技术进行分析探讨。 中国论文网 /8/view-12932531.htm 【关键词】飞机结构件；连接孔； 制造技术 中图分类号： J905 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2017）35- 0092-002 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 Research on Manufacturing Technology of Connection Structure of Aircraft Structure ZHA Yan-ni （Aviation Industry Xian Aircraft Industry （Group） Co.，Ltd.，Xian 710089，China） 【Abstract】At present，the main connection method used in aircraft structural parts is still mechanical connection. There are about 1502 million connectors on a large aircraft. In order to meet the requirements of modern aircraft with high life expectancy，many well-known foreign aircraft manufacturers spend a lot of manpower and material resources to carry out research aimed at improving the life of aircraft connection joints.Based on this，this paper mainly analyzes the manufacturing technology of the connection holes in aircraft structural -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 parts Discussion. 【Key words】Aircraft structure；Connection hole；Manufacturing technology 0 前言 飞机结构件连接孔是飞机结构中 重要的组成部分，并直接关系到飞机结 构的疲劳寿命，从而在一定程度上直接 影响着飞机整体的飞行质量。因此，优 化飞机结构件连接孔制造技术具有非常 重要的价值和意义。 1 飞机结构件连接孔制造技术 1.1 连接孔的制造精度 连接孔的垂直度和表面粗糙度是 影响飞机结构件件疲劳寿命的重要因素， 在控制连接孔垂直度的过程中，可以利 用单剪搭接的方法对连接孔的钛合金螺 栓测试，在紧固件相对于水平面的外力 倾斜程度大于两度时，其连接孔的疲劳 寿命会下降 47%。但是在紧固件的外力 相对于水平面倾斜大于 5 毅时，连接孔 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 的疲劳寿命会下降 95%。目前，在飞机 制造的技术条件及工艺规范中明确提出 对连接孔垂直度的要求，同时紧固件整 体的垂直度不能超过 2 毅。通常，连接 孔的表面粗糙度大于 6.4 滋 m 时，孔壁 表面的微观凸起更容易被磨损，降低了 飞机结构的疲劳寿命。因此，连接孔及 连接件表面粗糙度应小于 3.2 滋 m。此 时，连接孔制造可采用成型刀与精铰相 接合，以提高孔质量。 1.2 连接件和飞机结构的干涉量 若在连接件连接处反复加载，该 处就会产生不同方向的应力，并且很快 就产生疲劳破坏。如果连接孔中存在一 定的干涉量，就会在孔壁上产生较大的 残余压应力，给连接处加载时，由于孔 周围同时受着一个径向压应力和圆周的 切向拉应力，其连接接头处的受力方向 相反，使得连接件上应力水平大幅度减 小，从而提高了连接处的抗疲劳强度。 另外，当连接件与孔之间有一定的间隙 时，传递载荷时连接孔周围接触表面的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 局部塑性变形或磨损就会诱发裂纹并导 致转角裂纹扩展，加速疲劳破坏。法宇 航 ATR42 机翼翼盒下壁板全部采用干 涉配合连接，其干涉量为 0.050.15mm，收到了较好的技术效果。 1.3 衬套冷挤压强化的相对干涉 量 冷挤压孔强化的工作原理是在室 温的条件下，采用相对干涉量约 2%耀 3%对铝合金、钛合金飞机结构连接孔 的内壁、倒角以及埋头窝等处进行冷挤 压，使其被挤压部位表面产生塑性变形， 从而在其表面处产生有益的残余压应力 层，实现连接孔的高疲劳寿命。因此， 冷挤压强化工艺能增强带有大量连接孔 的飞机结构的疲劳寿命。首先，连接孔 内壁的残余压应力能抵消孔壁四周受到 的大部分有害拉应力，从而大大减小 w 机结构孔处的有害拉应力。冷挤压孔 和飞机连接件的配合程度也关系到飞机 结构的抗疲劳能力。其次，冷挤压孔和 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 飞机连接件的配合关系会直接关系到飞 机的机构件的疲劳寿命，如图 1 所示。 冷挤压孔的主要方法为无衬套、 开缝衬套和非开缝衬套三种方法。无衬 套可采用锥形芯棒进行冷挤压孔；开缝 衬套在进行冷挤压孔后，衬套应除去丢 弃，防止留在连接孔中，并根据要求确 定是否对强化后的孔进行精铰；不开缝 衬套在进行冷挤压处理后，衬套要留在 连接孔中，并成为飞机结构的一部分。 在进行冷挤压强化工艺中，套衬冷挤压 强化的相（下转第 33 页） （上接第 92 页）对干涉量对冷挤压强化技术的实施 具有很大的影响，约为 2%耀 3%，从而 提高飞机结构的疲劳寿命。 1.4 圆角及埋头窝压印工艺 通常，飞机结构连接孔处倒角或 倒圆及埋头窝，受到交变载荷时，易成 为萌生裂纹源，从而导致疲劳断裂。在 加工飞机结构连接孔时，为了避免连接 位置孔的应力集中，对飞机结构连接孔 的埋头窝、倒角或倒圆处通过冷挤压技 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 术来改善连接孔在受力状态时的应力状 态。极大地降低扇形裂纹的萌生，从而 提高结构件孔的抗疲劳能力和寿命。 在加工飞机结构件连接孔时，紧固件孔 的处理直接决定着连接孔的抗疲劳能力， 并对飞机连接件的质量具有非常重要的 作用和意义。通常，对紧固件孔倒角或 倒圆及埋头窝强化时，采用圆角压印方 式，通过专用模具或专用工具对紧固件 孔处倒角或倒圆、及埋头窝进行强化挤 压，从而形成符合标准和要求的圆角。 连接件的使用环境对紧固件孔的处理和 加工产生一定的影响，其主要影响因素 是外载荷表面气流所产生的结构应力， 或者是结构件中的发动机产生载荷外力。 这种由于空气作用力而转化成的热应力， 其承载的热载荷会大大降低连接件以及 紧固件的疲劳强度，从而严重影响飞机 结构件连接孔的疲劳寿命。 1.5 紧固件孔的制造技术 目前，我国飞机结构孔加工的主 要工艺方法是钻孔、扩孔、铰孔、制倒 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 角。而圆角压印强化挤工艺的钻孔、扩 孔、铰孔、孔冷挤压、圆角压印相比较， 当飞机构件承受的压力超过 180MPa 时 冷挤压强化工艺是常规工艺方法疲劳寿 命的 3 耀 5 倍。当承受的压力为 200MPa 时，冷挤压强化工艺是常规工 艺疲劳寿命的 1 耀 3 倍。干涉配合与非 干涉配合工艺的比较，当在飞机构件中 采用厚度为 4mm 的 LY12CZ 板料干涉 配比铆接非干涉配合铆接和干涉配合铆 接进行工