第四节__铆接和铆接结构装配

1、1四、铆接、螺栓连接和铆接结构装配四、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：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铆接和螺栓连接，大型飞机上有上百万个铆钉。目前铆接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。2各种新型连接件各种新型连接件（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。 34

2、.1 普通铆接普通铆接 常见的是凸头和埋头铆钉，其铆接过程是： 钻孔惚窝（埋头钉） 放铆钉铆接凸头铆钉埋头铆钉钉头钉杆镦头4（一）钻孔（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：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。5（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

3、导孔钻孔1带导孔的长桁； 2蒙皮6（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。按钻模钻孔1钻模； 2螺钉孔； 3油箱底板7（二）惚窝（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8（三）制孔工具设备（三）制孔工具设备（1）风钻（2）自动钻惚装置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

4、座； 7横向移动机构； 8转动机构； 9夹紧工作头9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。10（四）铆接（四）铆接1：锤铆：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。11正铆反铆1铆枪；2顶铁 正铆的优点是：在铆接埋头铆钉时表面质量好，因为铆枪直

5、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。12锤铆存在以下缺陷：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。（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13（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

6、动生产率低。142：压铆：压铆 靠压铆机的静压力镦粗钉杆，形成镦头。 压铆力： P = u b A（公斤） 其中： u修正系数，建议u = 2.0 2.2； b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；（4）工人的劳动条件好。 （3）工件变形小；（2）劳动生产率高；15压铆机：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。16压铆机工作过程：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

7、进行成组压铆。4：上铆模下降，贴紧工件上表面。175：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。184.2 密封铆接密封铆接 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； 31号传输油箱； 41号油箱； 52号油箱； 6中央翼油箱； 73号油箱； 84号油箱； 94号传输油箱19 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。20（一）密封形式（一）密封形式1 1：自密封铆

8、钉密封。：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212 2：缝内密封。：缝内密封。 在铆钉缝和零件缝之间刷密封胶。223 3：缝外密封。：缝外密封。 铆接后，在铆缝外涂以密封胶。4 4：表面密封。：表面密封。1表面密封；2缝外密封；3缝内密封。 一般情况下，经常三种密封同时采用，确保结构的密封性。23（二）密封材料（二）密封材料1：密封胶：密封胶 主要是聚硫橡胶，能够保证活性期，施工时不凝固。 2：密封腻子：密封腻子 不硫化型生橡胶。（4）密封胶不能有毒。（3）在汽油和

9、高温下仍有良好的密封性能。（2）必须耐老化性，要求与飞机同寿命。密封胶选择时要求：密封胶选择时要求： （1）必须与金属有好的粘合力。24（二）密封试验（二）密封试验1：气密试验：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：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。254.3 无头铆钉铆接无头铆钉铆接 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26无头铆钉埋头窝一般制成两

10、个锥度，主要原因：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。27无头铆钉的优点：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。 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。（2）增加了密封性。28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

11、映最大应力和最小应力相差非常大。29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 图中反映最大应力和最小应力相差明显减少。30 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1.53.0%影响干涉量的因素：影响干涉量的因素：1：铆接前铆钉的外伸量。：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。1凸出部分；2部分埋头窝；3间隙；4墩头3：铆模形状。：铆模形状。 不宜用平铆模，而采用凹铆模。2：钉孔间隙和埋头窝深度。：钉孔间隙和埋头窝深度。 间隙大、埋头窝

12、深，干涉量相应减少；间隙太小，则装钉困难。314.4 4.4 自动铆接自动铆接 也就是铆接的机械化和自动化。自动铆接包括两种：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。32（一）自动铆接应用按铆钉类别分类（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33（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。34（3）特种铆钉自动铆接环槽铆钉自动铆

13、接35自动铆接单面抽芯铆钉36（二）自动铆接机（二）自动铆接机1：弓臂式自动铆接机：弓臂式自动铆接机1上动力头；2下动力头；3床身；4送钉机构 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。 H和M决定铆接件的宽度和曲度。372：龙门式自动铆接机：龙门式自动铆接机3：大型五坐标数控自动铆接机：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38数控自动定位调平托架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。39机器人在铆接装配中的应

14、用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。404.5 4.5 特种铆接特种铆接 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（一）单面铆接 1：单面抽芯铆钉：单面抽芯铆钉1芯杆；2钉套 由芯杆和钉套组成，用拉铆枪抽拉。缺点： 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。（2）结构受振动载荷时，芯杆易从钉套中脱落。（1）芯杆和钉套不为一整体，铆钉受拉时，仅钉套受力；强度低。41鼓包型单面抽芯铆钉鼓包型单面抽芯铆钉（a）放铆钉并开始拉铆；（b

15、）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。422：拉丝型抽芯铆钉：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。43拉丝型抽芯铆钉杆压出力试验拉丝型抽芯铆钉杆压出力试验抽芯铆钉头的几种形式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；

16、（e）用于蜂窝结构的抽芯铆钉。有无锁圈压出力相差很大443：单面螺钉：单面螺钉单面铆接拉枪工作头示意图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尾翼采用单面铆钉的位置45（二）环槽铆钉铆接（二）环槽铆钉铆接 由带环槽的钉杆和钉套组成。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，其拉脱力螺栓环槽钉分为： 抗拉型。钉头大，环槽长。 抗剪型。钉头小，环槽短。46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47（三）钛合金的铆接（三）钛

17、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：采用压铆压铆和铆枪热铆铆枪热铆（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。484.6 4.6 螺栓连接螺栓连接 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（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。492：对孔进行挤压光加工锥体芯棒挤压强化孔壁1工

18、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。 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。50（二）高锁螺栓连接（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51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。高锁螺母52（三）锥形螺栓连接（三）锥形螺栓连接1螺栓；2螺帽；3垫圈。 由螺栓、螺帽、垫圈三部分组成

19、。 钉杆和孔是锥形的，沿钉杆全长产生均匀的干涉配合，提高疲劳寿命。锥形螺栓成本较高，主要用于重要受力部位。534.7 4.7 组合件、板件装配（主要用铆接和螺栓连接）组合件、板件装配（主要用铆接和螺栓连接） 平面组合件结构平面组合件结构（a）普通翼肋；（b）带接头的梁；（c）加强肋和隔板；（d）、（e）带接头的加强框。54板件结构（a）带接头a的机翼板件； （b）带对接型材的机身板件。55（二）装配过程（二）装配过程（1）零件定位及定位铆接。（一）构造和工艺特点（一）构造和工艺特点（1）开敞性好，可采用自动化方法钻孔、铆接。（3）带对接接头和对接型材的必须用装配型架保证对接面和对接孔的准确度。（2）有一定的气动外形（用埋头钉）或密封性（机翼整体油箱）要求。（3）补充铆接及安装工作。 如一些螺栓及一些在压铆机上不能完成的铆接，一些小支架、口盖的安装。（2）钻孔、惚窝、铆接。 当批量小时，如试制和首批生产时，可在装配型架上完成；当批量大时，如成批生产，可在