第四節(jié)__鉚接和鉚接結(jié)構(gòu)裝配

1、1四、鉚接、螺栓連接和鉚接結(jié)構(gòu)裝配四、鉚接、螺栓連接和鉚接結(jié)構(gòu)裝配飛機制造中常用的連接方式包括：飛機制造中常用的連接方式包括： 鉚接 螺栓連接 膠接 焊接 其中用的最多的是鉚接和螺栓連接鉚接和螺栓連接，大型飛機上有上百萬個鉚釘。目前鉚接鉚接仍然是飛機裝配中的主要的連接方法，其原因是：鉚接的連接強度比較穩(wěn)定可靠，容易檢查和排除故障，適用于較復雜的結(jié)構(gòu)的連接。 鉚接中最常見的是普通鉚接。2各種新型連接件各種新型連接件（a）鐓埋頭釘；（b）半冠頭鉚釘； （c）全冠頭鉚釘；（d）無頭鉚釘； （e）高抗剪鉚釘； （f）鈦合金鉚釘； （g）鋼抽芯釘；（h）環(huán)槽鉚釘； （i）高鎖螺栓；（j）錐形螺栓。 34

2、.1 普通鉚接普通鉚接 常見的是凸頭和埋頭鉚釘，其鉚接過程是： 鉆孔惚窩（埋頭釘） 放鉚釘鉚接凸頭鉚釘埋頭鉚釘釘頭釘桿鐓頭4（一）鉆孔（一）鉆孔孔徑 釘桿直徑（0.1 0.3 mm）。釘孔不能太小，也不能太大；太小釘桿放不進，太大撐不滿。 對于鉚釘孔的質(zhì)量，除滿足孔徑的公差要求外，對于孔的橢圓度、垂直度、孔邊毛刺、孔邊光潔度，都有相應的要求。釘孔位置確定：釘孔位置確定：（1）按畫線鉆孔 方法簡易可行，但效率比較低、準確度較低，適用于新機試制。5（2）按導孔鉆孔 首先在一個零件上鉆小孔，裝配定位后，按小孔將裝配零件一起鉆通，如蒙皮和桁條的連接，先在桁條上鉆導孔。該方法效率較高，常用于成批生產(chǎn)。按

3、導孔鉆孔1帶導孔的長桁； 2蒙皮6（3）按鉆模鉆孔 為了保證孔的位置準確度，使帶孔的零件或組合件能夠互換，而采用按鉆模鉆孔的方法。鉆模上的導套有導向作用，能保證孔的垂直度。按鉆模鉆孔1鉆模； 2螺釘孔； 3油箱底板7（二）惚窩（二）惚窩 用于埋頭鉚釘。高速飛機上蒙皮與骨架之間的連接，主要用埋頭鉚釘，埋頭窩的深度要控制，鉚接后只允許鉚釘頭高出蒙皮表面，公差為+0.1毫米。若埋頭窩過深，蒙皮受力后，會使鉚釘松動。正確的埋頭鉚釘深埋頭窩的受力情況8（三）制孔工具設備（三）制孔工具設備（1）風鉆（2）自動鉆惚裝置圓筒形板件的自動鉆惚裝置1板件； 2靠模板； 3鉆惚動力頭；4夾緊件； 5轉(zhuǎn)動框架； 6支

4、座； 7橫向移動機構(gòu)； 8轉(zhuǎn)動機構(gòu)； 9夾緊工作頭9機翼板件的自動鉆惚裝置1板件裝配型架； 2板件外形靠模； 3供孔距定位的縱向靠模；4鉆孔動力頭； 5板件。 當沿長桁鉆惚鉚釘孔時，可在靠模板上裝幾個鉆惚動力頭，同時進行自動鉆孔。10（四）鉚接（四）鉚接1：錘鉚：錘鉚 最普通的鉚接，是利用鉚槍的活塞撞擊鉚卡，在鉚釘?shù)牧硪欢擞身旇F頂住，使釘桿鐓粗，形成鐓頭。錘鉚有兩種方法。（1）正鉚 正鉚是用頂鐵頂住鉚釘頭，鉚槍的錘擊力直接打在釘桿上而形成鐓頭。（2）反鉚 反鉚是鉚槍在鉚釘頭那面錘擊，用頂鐵頂住釘桿一端面而形成鐓頭。11正鉚反鉚1鉚槍；2頂鐵 正鉚的優(yōu)點是：在鉚接埋頭鉚釘時表面質(zhì)量好，因為鉚槍直

5、接打在釘桿上，蒙皮不受錘擊。但其頂鐵較重，一般用于鉚接蒙皮表面。 反鉚的優(yōu)點是：頂鐵重量輕，一般為正鉚的四分之一，并且鉚槍錘擊力直接打在釘頭的零件表面上，能夠促使工件貼緊，故在鉚接骨架結(jié)構(gòu)時用反鉚。12錘鉚存在以下缺陷：錘鉚存在以下缺陷：（1）鉚接質(zhì)量不穩(wěn)定。 鉚接質(zhì)量很大程度上取決于工人水平，容易產(chǎn)生各種缺陷，降低鉚接強度。（a）孔徑口超差；（b）鉚釘孔錯位；（c）埋頭窩過深；（d）鉚釘頭未貼緊零件；（e）墩頭偏斜；（f）夾層有間隙13（2）鉚接變形大。 鉚釘桿鐓粗不均勻，靠近鐓頭部分鐓粗較大，而靠近釘頭部分鐓粗很小，鉚接后釘桿呈圓錐形。（3）勞動強度大，噪音大，振動大，勞動條件差。（4）勞

6、動生產(chǎn)率低。142：壓鉚：壓鉚 靠壓鉚機的靜壓力鐓粗釘桿，形成鐓頭。 壓鉚力： P = u b A（公斤） 其中： u修正系數(shù)，建議u = 2.0 2.2； b塑性變形強度極限。 A鐓頭的徑向截面積。壓鉚有以下優(yōu)點：（1）鉚接質(zhì)量穩(wěn)定，與操作者技術(shù)水平關(guān)系較小，表面質(zhì)量好；（4）工人的勞動條件好。 （3）工件變形??；（2）勞動生產(chǎn)率高；15壓鉚機：壓鉚機：固定式壓鉚機成組壓鉚機1床身；2下動力頭；3上動力頭；4梁架；5框架；6板件；7滑車；8立柱；9地軌。16壓鉚機工作過程：壓鉚機工作過程：1：板件尚未調(diào)平，壓鉚機托架帶著板件向上移動。2：板件接觸調(diào)平觸頭，開始調(diào)平板件。3：板件已經(jīng)調(diào)平，準備

7、進行成組壓鉚。4：上鉚模下降，貼緊工件上表面。175：下鉚模和夾緊件上升，與上鉚模一起夾緊工件。6：松開鉚模，并準備繼續(xù)壓鉚下一組鉚釘。184.2 密封鉚接密封鉚接 飛機在高空中飛行，機艙需要密封，以防氣壓下降；飛機的機身和機翼的一部分形成整體油箱，也必須密封，保證不漏油。機翼整體油箱位置示意圖1肋； 2通氣防溢油箱； 31號傳輸油箱； 41號油箱； 52號油箱； 6中央翼油箱； 73號油箱； 84號油箱； 94號傳輸油箱19 普通鉚接不能密封，其泄漏途徑：一是沿鉚釘與釘孔之間的縫隙，二是沿零件之間的縫隙泄漏。密封鉚接就是消除這些縫隙以堵住泄漏。20（一）密封形式（一）密封形式1 1：自密封鉚

8、釘密封。：自密封鉚釘密封。鉚釘鉚接后形成干涉配合，具有自身密封的功能。（a）鐓埋頭鉚釘；（b）全冠頭鉚釘；（c）半冠頭鉚釘；（d）BRILES鉚釘帶O形密封圈的螺栓和托板螺帽212 2：縫內(nèi)密封。：縫內(nèi)密封。 在鉚釘縫和零件縫之間刷密封膠。223 3：縫外密封。：縫外密封。 鉚接后，在鉚縫外涂以密封膠。4 4：表面密封。：表面密封。1表面密封；2縫外密封；3縫內(nèi)密封。 一般情況下，經(jīng)常三種密封同時采用，確保結(jié)構(gòu)的密封性。23（二）密封材料（二）密封材料1：密封膠：密封膠 主要是聚硫橡膠，能夠保證活性期，施工時不凝固。 2：密封膩子：密封膩子 不硫化型生橡膠。（4）密封膠不能有毒。（3）在汽油和

9、高溫下仍有良好的密封性能。（2）必須耐老化性，要求與飛機同壽命。密封膠選擇時要求：密封膠選擇時要求： （1）必須與金屬有好的粘合力。24（二）密封試驗（二）密封試驗1：氣密試驗：氣密試驗 主要針對氣密座艙，充到一定的氣壓，看氣壓下降需要多少時間。2：油密試驗：油密試驗 主要針對整體油箱，一般內(nèi)裝80%的煤油，充以一定的壓縮空氣，停放一段時間，看有無滲漏；再在油箱不充壓的情況下，模擬各種狀態(tài)，停放14-21小時，如不漏油，才算合格。254.3 無頭鉚釘鉚接無頭鉚釘鉚接 無頭鉚釘鉚接，就是將沒有鉚釘頭的實心圓桿作為鉚釘。（a）鉚成埋頭；（b）鉚成凸頭。1工件；2無頭鉚釘26無頭鉚釘埋頭窩一般制成兩

10、個錐度，主要原因：無頭鉚釘埋頭窩一般制成兩個錐度，主要原因： （1）埋頭窩的錐度減少，鉚接時易于填滿埋頭窩，保證干涉配合和密封性能。 （2）可以減少壓鉚力。因為錐度減少，需填充的金屬減少，壓鉚力相應減少。27無頭鉚釘?shù)膬?yōu)點：無頭鉚釘?shù)膬?yōu)點：（1）沿釘桿全長產(chǎn)生了一定的均勻的干涉量，提高了連接件的疲勞壽命。 釘孔和釘桿之間的干涉配合，在釘孔和釘桿之間產(chǎn)生了一定的內(nèi)應力，降低了最大應力與最小應力之間的差值。 鉚接時產(chǎn)生疲勞破壞的原因，主要是帶圓孔的板件受拉時，在孔的邊緣產(chǎn)生很大的應力集中，在交變載荷作用下，產(chǎn)生破裂。（2）增加了密封性。28松配合時在交變載荷作用下在孔附近沿X軸的應力分布曲線圖中反

11、映最大應力和最小應力相差非常大。29干涉配合時在交變載荷作用下在孔附近沿X軸的應力分布曲線 圖中反映最大應力和最小應力相差明顯減少。30 干涉量大小，不能太大，也不能太小，太小不起作用，太大產(chǎn)生的預應力引起結(jié)構(gòu)變形，對于鋁合金，一般干涉量取1.53.0%影響干涉量的因素：影響干涉量的因素：1：鉚接前鉚釘?shù)耐馍炝?。：鉚接前鉚釘?shù)耐馍炝俊?釘桿越長，干涉量越大，圖中如果H1和H2太小，則不足以形成所要求的釘頭和墩頭，也得不到預期的干涉量。1凸出部分；2部分埋頭窩；3間隙；4墩頭3：鉚模形狀。：鉚模形狀。 不宜用平鉚模，而采用凹鉚模。2：釘孔間隙和埋頭窩深度。：釘孔間隙和埋頭窩深度。 間隙大、埋頭窩

12、深，干涉量相應減少；間隙太小，則裝釘困難。314.4 4.4 自動鉚接自動鉚接 也就是鉚接的機械化和自動化。自動鉚接包括兩種：自動鉚接包括兩種：（1）單工序自動化 也就是將鉆孔和壓鉚在不同的機器上完成，需要重新裝夾。（2）全過程自動化。 在一臺鉚接機上，自動完成：鉆孔、惚窩、送釘、壓鉚、銑平釘頭。32（一）自動鉚接應用按鉚釘類別分類（一）自動鉚接應用按鉚釘類別分類（1）有頭鉚釘?shù)淖詣鱼T接埋頭鉚釘自動鉚接（a）夾緊工件；（b）鉆孔、惚窩；（c）放鉚釘、壓鉚；（d）松開夾緊件33（2）無頭鉚釘?shù)淖詣鱼T接無頭鉚釘?shù)淖詣鱼T接可以鉚成凸頭鉚釘，也可以鉚成埋頭鉚釘。34（3）特種鉚釘自動鉚接環(huán)槽鉚釘自動鉚

13、接35自動鉚接單面抽芯鉚釘36（二）自動鉚接機（二）自動鉚接機1：弓臂式自動鉚接機：弓臂式自動鉚接機1上動力頭；2下動力頭；3床身；4送釘機構(gòu) 上動力頭有上壓緊件和可以移位的鉆惚、壓鉚、銑切三個工作頭。 下動力頭是可以升降的下鉚模和下壓緊件。 H和M決定鉚接件的寬度和曲度。372：龍門式自動鉚接機：龍門式自動鉚接機3：大型五坐標數(shù)控自動鉚接機：大型五坐標數(shù)控自動鉚接機1底座；2弓臂；3導軌；4下動力頭；5上動力頭；6床身；7控制臺；8縱向?qū)к墸?板件38數(shù)控自動定位調(diào)平托架數(shù)控自動定位調(diào)平托架托架由三部分組成： 兩端的左右架車； 支撐在架車中間的矩形框架； 控制電路。39機器人在鉚接裝配中的應

14、用機器人在鉚接裝配中的應用用機器人在型架內(nèi)鉆孔1待鉆孔板件；2機器人；3正在鉆孔的板件。404.5 4.5 特種鉚接特種鉚接 在飛機的鉚接中，除普通鉚接和無頭鉚釘鉚接外，在結(jié)構(gòu)比較封閉不開敞的地方，采用單面鉚接，從一面接近工件，有一些地方還采用環(huán)槽鉚釘鉚接。（一）單面鉚接（一）單面鉚接 1：單面抽芯鉚釘：單面抽芯鉚釘1芯桿；2釘套 由芯桿和釘套組成，用拉鉚槍抽拉。缺點： 適用于機身和機翼上厚度比較小的非主要受力部位的封閉處。（2）結(jié)構(gòu)受振動載荷時，芯桿易從釘套中脫落。（1）芯桿和釘套不為一整體，鉚釘受拉時，僅釘套受力；強度低。41鼓包型單面抽芯鉚釘鼓包型單面抽芯鉚釘（a）放鉚釘并開始拉鉚；（b

15、）消除零件間的間隙；（c）壓入鎖圈；（d）拉斷釘桿 為克服單面抽芯鉚釘缺點，在芯桿和釘套之間增添了鎖圈，不易脫落，但鼓包形成時，釘套尚未充分脹大。因此孔壁上的預應力不足。422：拉絲型抽芯鉚釘：拉絲型抽芯鉚釘（a）放入鉚釘；（b）開始拉鉚；（c）消除零件間的間隙；（d）拉絲過程；（e）壓入鎖圈；（f）拉斷釘桿。 由芯桿、釘套、鎖圈三部分組成，拉鉚完成后，在鉚釘和釘孔之間產(chǎn)生干涉配合。 與上面鉚接相比，其拉斷力、拉脫力、芯桿壓出力都要高。43拉絲型抽芯鉚釘桿壓出力試驗拉絲型抽芯鉚釘桿壓出力試驗抽芯鉚釘頭的幾種形式抽芯鉚釘頭的幾種形式（a）、（b）普通抽芯鉚釘；（c）、（d）用于薄蒙皮的抽芯鉚釘；

16、（e）用于蜂窩結(jié)構(gòu)的抽芯鉚釘。有無鎖圈壓出力相差很大443：單面螺釘：單面螺釘單面鉚接拉槍工作頭示意圖單面鉚接拉槍工作頭示意圖1卡爪；2活動部分；3固定部分。單面螺釘單面螺釘1變形環(huán)；2螺絲；3帶內(nèi)螺紋的釘套。尾翼采用單面鉚釘?shù)奈恢梦惨聿捎脝蚊驺T釘?shù)奈恢?5（二）環(huán)槽鉚釘鉚接（二）環(huán)槽鉚釘鉚接 由帶環(huán)槽的釘桿和釘套組成。環(huán)槽鉚釘1釘桿；2釘套抗拉型環(huán)槽鉚釘抗剪型環(huán)槽鉚釘環(huán)槽鉚釘可代替螺栓，其拉脫力螺栓環(huán)槽釘分為： 抗拉型。釘頭大，環(huán)槽長。 抗剪型。釘頭小，環(huán)槽短。46拉鉚型環(huán)槽鉚釘?shù)睦T過程（a）放鉚釘；（b）開始拉鉚；（c）釘套成形好；（d）拉斷釘桿；（e）鉚好47（三）鈦合金的鉚接（三）鈦

17、合金的鉚接 鈦合金特點：強度高、比重小、耐熱性好、硬度高、塑性差。鉆孔時：鉆頭應該鋒利、鋒角大、采用短鉆頭、低鉆速、快進給。鉚接時：采用壓鉚壓鉚和鉚槍熱鉚鉚槍熱鉚（加熱到700度，提高塑性）。鈦合金鉚釘熱鉚熱鉚加熱方式1頂鐵；2鈦合金鉚釘；3鉚槍；4氣源；5電源。484.6 4.6 螺栓連接螺栓連接 在飛機結(jié)構(gòu)中，重要承力結(jié)構(gòu)用螺栓連接，部件之間的連接也主要用螺栓連接。螺栓連接在交變載荷作用下，也會產(chǎn)生疲勞斷裂。（一）提高螺栓連接疲勞壽命的方法（一）提高螺栓連接疲勞壽命的方法1：采用干涉配合螺栓 螺栓孔和螺栓都經(jīng)過精加工，用壓配合形成干涉配合。492：對孔進行擠壓光加工錐體芯棒擠壓強化孔壁1工

18、件；2芯棒。加套擠壓孔壁1芯棒；2干膜潤滑套管；3拉槍壓緊件。 包括兩種： （1）錐體芯棒擠壓；（2）加套筒擠壓。 擠壓后，在孔壁上形成預應力層，孔和螺栓之間即使是松配合，也能明顯提高疲勞壽命。50（二）高鎖螺栓連接（二）高鎖螺栓連接特點：強度高，重量輕，可控制夾緊力，提高疲勞壽命。主要有三種：高鎖螺栓（a）普通高鎖螺栓； （b）密封高鎖螺栓； （c）帶擠壓頭的高鎖螺栓51高鎖螺栓安裝過程（a）準備安裝；（b）進行安裝；（c）扭斷上螺母，安裝完。1高鎖螺栓；2高鎖螺母；3內(nèi)六方套筒；4六角棒。高鎖螺母52（三）錐形螺栓連接（三）錐形螺栓連接1螺栓；2螺帽；3墊圈。 由螺栓、螺帽、墊圈三部分組成

19、。 釘桿和孔是錐形的，沿釘桿全長產(chǎn)生均勻的干涉配合，提高疲勞壽命。錐形螺栓成本較高，主要用于重要受力部位。534.7 4.7 組合件、板件裝配（主要用鉚接和螺栓連接）組合件、板件裝配（主要用鉚接和螺栓連接） 平面組合件結(jié)構(gòu)平面組合件結(jié)構(gòu)（a）普通翼肋；（b）帶接頭的梁；（c）加強肋和隔板；（d）、（e）帶接頭的加強框。54板件結(jié)構(gòu)（a）帶接頭a的機翼板件； （b）帶對接型材的機身板件。55（二）裝配過程（二）裝配過程（1）零件定位及定位鉚接。（一）構(gòu)造和工藝特點（一）構(gòu)造和工藝特點（1）開敞性好，可采用自動化方法鉆孔、鉚接。（3）帶對接接頭和對接型材的必須用裝配型架保證對接面和對接孔的準確度。（2）有一定的氣動外形（用埋頭釘）或密封性（機翼整體油箱）要求。（3）補充鉚接及安裝工作。 如一些螺栓及一些在壓鉚機上不能完成的鉚接，一些小支架、口蓋的安裝。（2）鉆孔、惚窩、鉚接。 當批量小時，如試制和首批生產(chǎn)時，可在裝配型架上完成；當批量大時，如成批生產(chǎn)，可在