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铆接装配

前言

“飞机铆接装配工艺学”是主要介绍各种铆接装配技术的基本概念、原理、特点及工具设备的使用等知识。

这个论文主要包括：

飞机铆接装配的定位，飞机铆接的制孔方法，铆接的分类和工艺过程，铆接的技术要求和铆接的质量检查及质量分析，共五章。

铆接是目前飞机上应用最广泛的连接形式，与其它连接形式相比较，铆接有许多特点，如工艺方法比较简单、连接强度比较稳定可靠、适用于在比较复杂结构上的连接、操作简便、质量便于检查、故障易于排除等，到现在还没有一种连接形式能完全取代它。

铆接装配劳动量约占飞机制造的30%以上，铆接劳动量约占铆接装配的70%左右。

铆接的种类很多，除常规的普通铆接之外还有各种形式的特种铆接，近年来铆接技术发展较快，特别是在国外，如干涉配合铆接、抽芯铆钉铆接、环槽铆钉铆接等。

这些新型连接形式的抗拉强度和抗剪强度较高，提高了铆缝的抗疲劳性，有的还可获得良好的密封性能。

从现在发展形势来看铆接仍是飞机结构连接的主要形式，并占有十分总共要的地位。

现代飞机发展迅速，结构日趋复杂。

要求飞机具有升限高，飞行速度快、起飞重量大等性能，飞机结构要在大负荷下工作。

为了保证飞行安全和减轻飞机结构重量，在不断地寻找新的连接方法、新的结构和新的工艺技术。

摘要

本论文主要介绍了飞机钣金铆接装配的概念、原理和特点。

更进一步介绍了飞机部件装配生产工艺过程和连接技术的主要内容。

飞机装配是将飞机零件按产品图样和设计技术条件的要求，以一定装配顺序和方法逐步装配成飞机的过程。

从装配定位孔的基准定位件的选择、画线、制孔、孔的质量检查和孔的技术检验要求。

然后进行飞机铆接，先要选择铆接材料，分析材料的各个性能，选好铆钉头进行铆接的工艺过程。

还要对铆接的各个技术要求的严格控制。

最后进行铆接的质量检查及分析。

第一章：

飞机铆接装配定位的方法………………………3

一、基准件定位法…………………………………………3

二、画线定位法………………………………………………3

三、装配孔定位法……………………………………………4

四、装配型架定位法…………………………………………4

第二章:

飞机铆接的制孔位置和方法………………………5

第一节：

确定孔的位置………………………………………6

一.按图样尺寸划线…………………………………………6

二.按样板划线………………………………………………6

三.按导孔钻孔………………………………………………6

四.按钻模钻孔………………………………………………6

第二节：

制孔的方法…………………………………………6

一.冲孔………………………………………………………6

二.钻孔………………………………………………………6

三.铰孔………………………………………………………7

四.拉孔………………………………………………………7

五.孔的质量检查……………………………………………7

第三章:

铆接的分类和工艺过程…………………………9

一.普通铆钉的种类、代号和材料…………………………9

二.铆钉长度的选择…………………………………………10

三.铆接的工艺过程…………………………………………10

第四章:

铆接的技术要求…………………………………11

一.铆钉孔位置的技术要求…………………………………11

二.铆钉孔的技术要求………………………………………12

三.铆钉窝的技术要求………………………………………12

第五章：

铆接的质量检查分析……………………………13

一、铆接质量检查…………………………………………13

二、铆接质量分析……………………………………………14

三、铆接分解…………………………………………………14

第一章：

飞机铆接装配定位的方法

飞机装配过程中的首要问题是确定零件，组合件之间的相对位置。

定位方法是完成在装配过程中定位零件、组合件的手段，包括基准件定位法、画线定位法、装配孔定位法和装配型架定位法四种。

    一、基准件定位法

待装配的零件、组合件以基准零件、组合件或者先装的零件、组合件来确定装配位置、如（图1-1）所示，连接框和长行用的角片可以预先装在长行上，然后按角片确定框的纵向位置，或者在骨架装配时按框和长珩定位角片。

这种基准件定位法要求基准件位置准确、刚性强，多用于小零件和小组合件的定位，方法简单、方便。

图1-1框、长桁用角片连接的结构示意图

   二、画线定位法

待装配的零件按画在零件上的线条确定装配位置，如（图1-2）所示，角材位置按腹板上划线定位。

这种定位方法准确度较低，一般用于刚性较大，无协调要求和位置准确度要求不高的零件定位；还有此方法工作效率不高，容易产生差错，所以在飞机研制阶段为了减少工艺装配数量，采用这种方法定位零件，在成批生产中作为一种辅助的定位方法。

图1-2翼肋角材用画线定位示意图

   三、装配孔定位法

装配孔定位法是把相互连接的零件、组合件分别按一定的协调手段，在相应的位置上制出孔，装配时将孔对准，确定它们的相对位置，如图1-3所示。

其中，孔称为装配孔。

装配孔的数量取决于零件的尺寸和刚度，一般不少于两个。

在尺寸大、刚性弱的零件上取的装配孔数量应适当增加。

这种定位方法在铆接装配中应用比较广泛。

它适用于平面型和单曲面壁板型组合件装配。

按装配孔定位的特点：

1.定位迅速、方便；

2.减少或简化装配型架；

3.开敞性好；

4比画线定位准确度高。

图1-3用装配孔定位示意图

   四、装配型架定位法

待装配的零件、组合件按型架定位件确定装配位置。

架定位件的种类很多，主要有卡板、接头定位件、定位孔定位件等。

装配型架定位的特点：

1.装配的准确度高，有校验零件外行和限制装配变形的作用；

2.定位迅速、方便，可以提高装配工作生产率；

3.装配工作不够开敞，定位件占具空间；

4.保证产品达到生产互换和使用互换的要求；

5.生产准备周期长。

第二章:

飞机铆接的制孔位置和方法

第一节：

确定孔的位置

在铆接装配中确定孔位的方法一般有:

按图样尺寸划线、按样板、按导孔和按钻模等四种方法。

一.按图样尺寸划线

根据产品图样上规定的尺寸,用钢板尺和铅笔在工件上划紧固件位置中心线。

此法准确度较低,生产效率也较低,钻孔的工作量大,只在试制或单件生产中采用,以减少工艺装备的数量。

二.按样板划线

根据产品的实际情况,如曲面零件、复杂的平面零件采用按尺寸划线很困难时,可根据零件的形状和部位,自制划线样板或申请专用样板,但根据六点定位法则合理地选择样板的定位基准作为划线的依据。

采用样板划线效率较高,质量比较稳定。

三.按导孔钻孔

一般情况是在孔的边距较小或材料较厚、较硬的零件或结构内部零件上预制出比紧固件直径小的孔作为导孔。

按导孔钻孔的速度快、效率高、质量稳定,是成批生产中最常用的一种方法。

四.按钻模钻孔

对于有协调互换要求,或者对垂直度、圆度、位置尺寸等要求严格的孔,以及产品数量大。

而孔有多的,应尽量采用钻模钻孔,以保证制孔的质量。

钻模一般固定在夹具上。

这种方法即可保证有关尺寸的协调,同时使用也很方便。

第二节：

制孔的方法

铆接装配工作中,需要制出各种各样的紧固件的孔,如铆钉孔、螺栓孔等。

对各种各样的孔要求不一样，采用的加工方法也不同。

常用的制孔方法有：

冲孔、钻孔、铰孔和拉孔等。

对制出的孔应符合：

1.孔径大小应符合规定，精度不超过公差范围；

2.孔中心线与零件表面垂直度不超过公差要求；

3.孔壁的表面粗糙度达到规定要求，不允许有棱角、毛刺、划伤、压伤等其他缺陷。

一.冲孔

冲孔是借助于冲模在冲孔设备上进行的。

冲孔设备包括手动冲孔钳、手提式冲孔机、台式冲孔机及其他设备。

这种方法在飞机铆接装配中很少使用，它仅使用于钻孔难以保证质量和钻孔效率很低的情况下，如在薄不锈钢零件上制孔。

但对应力敏感性高的材料，如LC4，不允许采用冲孔方法。

二.钻孔

钻孔是用钻头在工件上加工孔的方法。

目前飞机结构上大多数的铆钉孔和螺钉孔都是用麻花钻头直接钻制而成。

飞机铆接装配中所使用的主要是麻花钻头，一般采用（W18Cr4V）、碳素工具钢（T8、T9）制成。

麻花钻头的构造:

麻花钻头由柄部、颈部、和工作部分组成。

工作部分包括导向部分和切削部分。

如图2-1

如图2-1麻花钻头

麻花钻头切削部分的名称：

由六个面和五个刃所组成。

如图2-2所示

图2-2钻头的切削部分

三.铰孔

铰孔是用铰刀从工件孔壁切除微量金属层，以提高孔的尺寸精度和达到孔表面粗糙度值Ra的加工方法。

四.拉孔

拉孔是用拉刀借助于拉削设备加工孔的方法，是孔精加工方法之一。

五.孔的质量检查 

（一）检验项目：

1.孔的精度；

2.孔的垂直度；

孔的表面粗糙度。

（二）检查时所用工具：

1.塞尺：

选用与孔精度等级相同的塞规检查H7～H11级孔。

塞规如图2-3所示：

图2-3塞规

2.卡尺：

检查H12级孔径的精度。

3.内径千分表：

当孔径圆度超出公差范围，用卡尺不能测量出数据时，可用内径千分表测量出实际尺寸。

4.千分垫：

检查螺纹头的切合度（即孔的垂直度）。

5.标准样块：

用来对比检查表面粗糙度。

（三）孔的检验技术要求

1.孔径的精度检验：

使用塞规过端一般靠塞规自重下沉，不允许用过大的力压入。

塞规不过端允许进入孔内不超过1/3塞规高度。

2.孔的垂直度检验：

孔径的垂直度检验，一般检验螺栓头与被连接件之间的单面间隙。

第三章:

铆接的分类和工艺过程

按铆钉结构和使用条件的不同，铆钉可分为普通铆钉和特种铆钉两大类。

这里主要介绍普通铆钉的种类、材料和标志。

一.普通铆钉的种类、代号和材料

普通铆钉分为半圆头、平锥头、90°沉头、120°沉头和大扁圆头铆钉等五种。

半圆头和平锥头的铆钉适用于内部结构，前者适用于锤铆和单个压铆，后者适用于成组压铆。

90°沉头和120°沉头的铆钉适用于气动性能要求高的外部结构。

大扁圆头铆钉适用于要求不高的外部结构。

名称

代号

材料

直径（毫米）

半圆头铆钉

HB6229

L4

2～6

HB6230

LY1

2～6

HB6231

LY10

2.5～6

HB6232

LF10

2～10

HB3233

LF21

2～6

平锥头

HB6297

LY1

2～6

HB6298

LY10

2.5～10

HB6299

LF21

2～6

HB6300

LY10

2～10

120°沉头铆钉

HB6315

LY1

2～6

HB6316

LY10

2～8

HB6317

LF10

2.5～4

HB6318

ML18

2～8

大扁头铆钉

HB6323

LY1

2.5～6

HB6324

LY10

2.5～8

HB6326

LF21

2～6

HB6327

ML18

2～8

铆钉代号示例：

3×8HB6232

标准代号

铆钉长度

铆钉直径

常用的国家标准铆钉有半圆头、平锥头、90°沉头、扁圆头、120°沉头、大扁圆头的铆钉，它们的代号分别为GB867、GB868、GB869、GB871、GB954和GB1011。

二.铆钉长度的选择

铆钉长度的选择应根据铆钉直径、铆接件的总厚度和铆接形式确定，通常情况下在产品图样上注明铆钉的规格。

合适的铆钉长度是保证铆接质量的提前，铆钉短会造成镦头偏小，达不到预计的连接强度；反之，会造成铆接缺陷，同样影响连接强度。

影响选择铆钉长度的因素很多，再生产中允许根据实际情况选择铆钉长度；因此，学会选择铆钉长度是铆钉长度是铆工的最基本要求。

（一）标准镦头的铆钉选择

标准镦头呈鼓形，如图所示

1.按公式（3-）计算铆钉长度L，如图（3-2）所示。

图3-1铆钉标准镦头形状示意图

图（3-2）

L=d1+（d0²÷d1²）×∑δ

式中：

d0----铆钉孔最大直径，毫米；

d1----铆钉最小直径，毫米；

∑δ---夹层总厚度，毫米。

三.铆接的工艺过程

沉头铆接的工艺过程依次为定位与夹紧、确定孔位、制孔、制窝、去毛刺和清理切屑、放铆钉、施铆、防腐蚀处理。

凸头铆钉铆接工艺过程除无制窝工序外，其他与沉头铆接的相同。

第四章:

铆接的技术要求

一.铆钉孔位置的技术要求

铆钉孔边距、间距、排距、按产品图样上示出的铆钉位置确定。

如图4-1所示，铆钉孔的边距为8毫米，间距为30毫米，排距为20毫米。

图4-1铆钉孔位置示意图

当图样上未给出铆钉边距时，铆钉孔的边距为铆钉直径的2倍。

在实际生产中按图样示出的铆钉间距按排到铆钉排最后一个铆钉孔间距不能符合规定，此时该间距不允许大于图样上规定的间距和小于规定间距的50%；若还不能满足要求，将最后二个间距等分，但间距不应小于铆钉直径的3倍。

铆钉孔边缘不能进入钣弯件或型材圆角内，且保证铆钉头不能搭在圆角上。

如图4-2所示。

图4-2铆钉孔和铆钉头的边缘位置

a-板弯件上空的边缘；b-型材件上孔的边缘；

c-板弯件上铆钉头的边缘；d-型材件上铆钉头的边缘.

注：

铆钉排指在相同连接夹层上连续铆接同规格的一排铆钉。

二.铆钉孔的技术要求

1.铆钉孔的直径及其也就是钻头直径,一般比普通铆钉直径大0.1毫米,这样能比较容易的插放铆钉,同时还能在一定程度上减少铆接变形。

2.铆钉孔轴线应垂直与零件表面,允许由于孔的偏斜而引起铆钉头与零件贴和面的单向间隙不大于0.05毫米.在楔形件中,铆钉（）线应垂直与楔形件两斜面夹角的平分线。

如图4-3所示：

图4-3楔形件上的铆钉孔轴线位置

3.铆钉孔表面粗糙度Ra值不大于6.3毫米。

孔壁不允许有棱角、破边和裂纹。

铆钉孔边的毛刺应清除，允许在孔边形成不大于0.2毫米的倒角。

三.铆钉窝的技术要求

铆钉窝的技术要求除窝深要求外，其余的要求也适用于其它深头紧固件的窝。

具体要求如下：

1．窝的角度应与铆钉头角度一致。

2．蒙皮窝的深度应比铆钉最小高度小0．02～0．05毫米。

用铆钉检查时，订头相对零件的凸出量为0．02～0．10毫米。

3．蒙皮压窝骨架（）窝时，骨架窝的深度比铆钉头深，90°的骨架窝比铆钉头深0．4δ，120°骨架窝比铆钉头深0．15δ。

其中，δ为压窝层的总厚度。

 4．双面沉头铆钉镦头窝为90°，镦头窝直径见表3─8。

 四．铆钉头的技术要求

 1．铆钉头应贴紧零件表面，允许不贴合的单向间隙为0．05毫米，但这种铆钉数不大于铆钉排内订数的10％。

　2．铆钉头不允许有切痕、下陷、裂纹、及其它机械损伤。

 3．沉头铆钉头相对蒙皮的凸出量按各机型设计技术条件；内部结构（非气动外缘）沉头铆钉头相对零件表面的凸凹量为±0．1毫米。

第五章：

铆接的质量检查分析

铆接质量是飞机生产质量的一个重要方面。

解决铆接质量问题，涉及到的因素方面，但更重要的是我们对质量的态度和责任心的问题。

  一、铆接质量检查

（一）检查内容

  1．铆接前的检查包括：

（1）孔的位置；

（2）铆钉孔和沉头窝的质量；

  2．铆接后的检查：

（1）铆接件之间的间隙；

（2）铆钉头与零件表面的贴合情况；

  （3）铆钉头表面质量及沉头铆钉头相对零件凸出量；

  （4）铆钉镦头的尺寸、形状；

  （5）铆接件的表面质量。

  3．检查方法

（1）目视检查沉头窝和孔的表面质量及其边缘毛刺，在有疑义的情况下，可以用五倍的放大镜检查。

（2）铆钉孔直径用量规检查，抽检数不少于铆钉排内钉数的5％。

  （3）沉头铆钉的（）窝和压窝深度，用窝量规，或者用不少于五个同直径铆钉检查，抽检数不少于铆钉排内数的15％

　（4）用塞尺检查铆接件之间的间隙。

  （5）用塞尺检查铆钉头与零件的切合情况，抽检数不少于铆钉排数的5%。

铆接后的凸头铆钉，用厚度为0.05毫米塞尺插入钉头与被连接件之间，塞尺不能接触到钉杆，铆接后的沉头铆钉，用厚度0.05毫米塞尺插入钉头和窝之间，在周边的40%内不能插入，在可塞入部分，塞尺不能接触钉杆。

如图5-1所示

如图5-1凸头铆钉头处单向间隙检查

  （6）用镦头样板，如图5-2所示，检查铆钉镦头高度和直径，抽查数不少于铆钉排数的10%。

图5-2镦头样板形式示意图

  （7）用带有辅助支架的百分表检查沉头铆钉头相对蒙皮的凸出量。

  （8）用带有辅助支架的百分表，或用直尺和塞尺检查铆接引起的蒙皮表面凹凸不平量。

  （9）用带有辅助支架的百分表检查蒙皮划伤深度。

  二、铆接质量分析

 1.铆接过程中出现的各种铆接缺陷，在不同程度上都会削弱铆缝强度，使飞机结构的安全系数得不到保证，因此必须严格保证铆接质量。

 2.要保证铆接质量，应了解铆接中有那些常见的缺陷，是怎样产生的，找到防御措施，然后提出处理意见和排除方法，从中总结经验教训，提高铆接操作技能。

 3.由于铆接质量不好，造成的各种事故的例子是很多的。

例如：

铆钉孔的毛刺没有认真清除，毛刺上的细微裂纹在飞行中逐渐扩展，到一定程度可能使气密座舱漏气，也可能使防水密封的货舱、顶棚造成漏水；铆钉窝过深，铆钉没有使铆接件铆紧，在飞行中铆钉松动，蒙皮有可能被气动力撕裂；发动机进气道的铆钉孔不垂直或铆钉窝过深，没有铆紧，在飞行是铆钉头可能脱落被吸入发动机，打坏发动机叶片，损坏发动机；有些飞机的铆接结构还没有到使用寿命，大量铆钉发现松动，只好提前停止使用，被迫停飞。

此外，在铆接装配中没有严格控制好铆接变形，造成许多不协调现象，使装配困难，影响铆接质量，严重是造成装配件返修或报废。

因此，我们不但要知道铆接缺陷或故障的所在，还要掌握它们产生的原因和提出预防其发生的工艺措施。

三、铆接分解

  铆接装配工作中拆除不合格铆钉是一项难度教大的操作技能。

例如:

铆钉头打坏,镦头打歪顶烂,或钉杆形成不良等,这些有缺陷的铆钉必须排除和更换。

有时在装配铆接后发现零件间不协调或有故障等需取下检查和修正，还有的铆接件在定位时用的工艺铆钉要拆除，这些都要对铆钉进行分解。

  分解铆钉的方法和要求：

  分解铆钉时，一定要按照分解的程度和方法进行。

分解铆钉的方法，先钻脱铆钉头，然后用铆钉冲将铆钉杆轻轻冲出。

其程序如图5-3所示

图5-3铆钉分解

 1.用同直径的钻头对准铆钉头位置中心线，用手沿顺时针方向转动风钻钻帽，使钻头在铆钉头上稳定钻心，然后在钻孔，钻孔的深度等于铆钉头的高度。

 2.分解半圆头铆钉时,最好用尖冲在铆钉头上冲上一个中心点,防止钻拆时钻头滑动而钻伤铆接件。

 3.用小于铆钉直径0.2～0.5毫米的铆钉冲轻轻将铆钉杆冲出，在冲铆接杆时，应在镦头一面加用顶把顶住，以免铆接件变形。

主要参考文献

（1）飞机铆接装配工艺学乔树堂张雪兴试飞院工学院1992.8

（2）航空工程材料刘万福李建霞试飞院工学院2005.8

（3）钣金工艺学谢会萱试飞院工学院

（4）李成功航空航天材料国防工业出版社2002