飞机连接工艺

1/282现代飞机装配技术2/282•铆接•螺栓连接•焊接•胶接•电子束焊•超塑性与扩散连接4.7飞机装配中的连接工艺3/282铝合金薄壁结构的飞机，铆接约占全机总连接量的80％。铝合金夹层结构的飞机部件，主要采用胶接，在有的飞机上胶接夹层结构已占全机表面的70％左右。有些蒙皮桁条式薄壁结构的部件，也有以接触点焊为主的，机体上的焊点数已达30万个左右。当飞机部件采用以整体壁板和整体构件为主的结构时，铆接少，螺栓连接明显增多。飞机结构中的重要承力部位，尤其是各部件之间的可卸连接，主要采用螺栓连接。对于复合材料结构，用得最多的是铆接和胶铆连接。在直升机机体上广泛应用胶接和胶螺连接，随着航空材料和飞机结构的发展更新，在飞机制造中一些新的连接方法如电子束焊、扩散连接等也已有所应用。4/282•铆接的优点：•是应用最广泛的连接方法。其操作工艺容易掌握，铆接质量便于检查，所用设备机动灵活，能适应比较复杂和不够开敞的结构，可应用于各种不同材料之间的连接。4.7.1铆接5/282•铆接方法的缺点：•在结构上既削弱了强度又增加了重量，铆缝的疲劳性能较低；铆接变形比较大；蒙皮表面不够光滑；铆缝的密封性差。•在生产上劳动强度大，工作生产率低。6/282•如伊尔－86机体主要连接形式是铆接，–全机共采用148万个铆钉，–其中普通铆钉占58．8％，–特种铆钉占41．2％。•无头铆钉占0.5％•单面铆钉占1.5％•环槽铆钉占8.4％•冠头铆钉占30.8％。7/282•铆钉连接的分类：•1）普通铆钉的连接•2）无头铆钉的干涉配合铆接•3）密封铆接•4）特种铆钉的铆接8/2829/28210/28211/28212/28213/28214/28215/282沉头铆钉平头铆钉圆头铆钉扁圆头铆钉16/28217/2821）普通铆钉的连接（普通铆接）普通铆接是指最常用的凸头或埋头铆钉铆接，其铆接过程是：制铆钉孔，制埋头窝（对埋头铆钉而言），放铆钉，铆接。18/2821）普通铆钉的连接（普通铆接）•钻孔及锪窝：铆钉孔:直径一般比铆钉杆直径大0.1~0.3mm，铆钉孔的质量，除孔径的公差要求之外，对于孔的椭圆度、垂直度、孔边毛刺、粗糙度都有要求。一般铆钉孔不需铰孔，但是直径大于6mm，夹层厚度大于15mm的铆钉孔则需要。对于直径为5mm的钉孔，虽然不用铰孔，但常常先钻初孔，然后扩孔。19/2821）普通铆钉的连接（普通铆接）•钻孔及锪窝：铆钉孔的位置:一般是指边距、排距（行距）、孔距，允差一般是正负1.0mm。确定铆钉孔位置的方法有按画线钻孔，按导孔钻孔，按钻模钻孔。20/2821）普通铆钉的连接（普通铆接）•钻孔及锪窝：锪孔－－铆接埋头铆钉时，钻孔后要锪孔。高速飞机上蒙皮与骨架之间的连接主要用埋头铆钉。21/282•锪窝的作用：–锪窝是在保证飞机结构和紧固件在强度允许的前提下，为了改善飞机空气动力、减少飞机飞行是的阻力，采用埋头紧固件而所作的一道工序。•锪窝钻–飞机上经常使用的锪窝钻的角度为100度和82度，在锪窝时为保证锪窝的偏心度和偏轴度，锪窝钻上带有导向。不同的铆钉直径选用不同导向的锪窝钻。由于紧固件的不同，锪窝钻分直柄锪窝钻和锥柄锪窝钻两种：22/282–1.直柄锪窝钻：主要用于铆钉的锪窝，不具备倒角功能，导向与铆钉直径对应。–2.锥柄锪窝钻：主要用于除铆钉以外的紧固件的锪窝，如：精孔安装紧固件的锪窝，锥柄锪窝钻导向比精孔要求的最小尺寸小0.002英寸。23/282•定深器–定深器的作用：在锪窝时将锪窝钻安装在定深器上使用，我们可以调节定深器来调节埋头窝大小。24/282•定深器的调节–1.旋转定深器上的螺纹环，将定深器松开。–2．用两只手施加一定的力将定深器上的卡齿松开，将目视方向对准锪窝钻安装端，顺时针旋转定深器为加大埋头窝直径，逆时针方向为缩小埋头窝直径。卡齿有50格，每格的变化尺寸为0.002英寸。调整好后撤去两只手上的力，让卡齿重新卡住。–3.旋紧定深器上的螺纹环，将定深器锁紧。•注意：定深器需要反复的调节，每次调节都要在废板上作试验，只有埋头窝达到需要的尺寸范围内才行。对于固定好的锪窝钻我们也要在再次使用前先做试验。25/282•锪窝操作步骤–1.选择对应的锪窝钻导向尺寸和形状，将导向放入安装孔内。–2.先按下风扳，再慢速推进，保证定外套端面与零件表面100%贴合。钻削时风钻使用的是慢速档，钻速为钻孔速度的1/3-1/2，钻削的施加压力大约为钻孔的2倍，钻削到无铝削飞出为止。•埋头窝测量–埋头量规是用来测量锪窝的直径，在使用前，我们要先校对埋头量规是否准确，校对时用标准的标明角度和大小的量块来校对，校对步骤如下：–1.将埋头量规上的刻花钮向后面拉一下，使埋头量规达到最大值。–2.将埋头量规的测量头放入标准块上的埋头窝内，用力按下后，拿开标准块，读出数值。看数值是否与标准块上标明的数值一致，如果相同，使用埋头量规测量埋头窝，测量方法与检验的方法相同；如果不一致，更换埋头量规，重新检验测量。埋头量规每格代表0.005英寸。–注意，测量时不要旋转埋头量规，旋转会造成测量值不准确。26/282•在曲面上锪窝时，埋头窝直径不能使用埋头量规来测量，这就需要用直尺来测量，对于不同硬度的材料来说，测量方法不同。如下图，不管曲面是凹还是凸，对于钢和钛合金材料，要测量曲面上的低点，对于铝合金材料来说，测量曲面上高点。27/28228/28229/2821）普通铆钉的连接（普通铆接）•制孔工具设备：风钻自动钻锪装置30/2821）普通铆钉的连接（普通铆接）•制孔工具设备：风钻自动钻锪装置31/2821）普通铆钉的连接（普通铆接）•铆接：锤铆压铆32/282锤铆正铆是铆枪在镦头一面直接锤击钉杆，而用较重的顶铁顶住铆钉头。主要优点是，工件表面质量好，引起工件的变形较小；它的缺点是要求顶铁重，工人劳动强度大，而且铆枪要进入工件结构内，要求开敞可达。反铆则相反，铆枪在钉头一面锤击而顶铁顶住钉杆。显著优点是顶铁轻巧，一般为正铆用顶铁的1/4重，操作灵活方便，受工件结构限制较少，而且部分锤击力能促使工件紧贴消除间隙；但反铆易使工件变形，甚至造成钉头附近局部下陷。在飞机生产中广泛采用反铆法，而对于工件表面平滑度要求高的部位，应尽可能采用正铆。33/282实心有头铆钉铆接34/282常见实体（有头）铆钉类型•100度埋头•圆头•改进型圆头•120度膨胀头用于结构区域(非气流区域)用于结构区域(气流区域)用于非气流区域以及需要减重的区域常见实心有头铆钉类型和安装顺序35/2822.5铆钉的选择•铆钉的直径大小选择–铆钉的直径大小选择是以工程图纸上的安装要求来选择的，在选用时，我们要知道我们所用的铆钉需要什么钻头钻孔。•铆钉长度的选择–铆钉长度计算公式：铆钉的长度=板材的总厚度+（3/2×D）其中：D为紧固件的直径，紧固件的长度可以取相邻整数的中间值。如：4.5，表示方法为紧固件直径后带-4.5或-4-5。36/282•依据材料的厚度来选择不同长度的铆钉，首先要用钉孔尺测量材料的厚度，测量的数据精确到1/16英寸，测量方法如图：1英寸=0.0253999米=2.53999厘米37/282•除特殊的铆钉之外，现在大多使用的铆钉有圆头和埋头两种，圆头铆钉适合于飞机内非空气动力需要的区域的安装，这种铆钉强度、韧度、安装性能比较好，安装比埋头铆钉方便，埋头铆钉都用在有空气动力需要或结构安装需要的地方，如：飞机外蒙皮上、托板螺母安装上都采用这种铆钉。38/282•圆头铆钉的种类:根据埋头铆钉的材料不同，在工程图纸上用不同的代码表示，在飞机上常用的圆头铆钉有：•其中：MS是美国军用标准，NAS是美国宇航标准。普通圆头铆钉材料代码MS1100BHMS20470AD2117BJMS20470B5056（铝镁合金）BKMS20470D2017BMMS20470DD2024CXMSMONEL（蒙乃尔）LNNAS1198A286(不锈钢)MM镍合金:又称蒙乃尔合金，是一种以金属镍为基体添加铜、铁、锰等其它元素而成的合金。蒙乃尔合金耐腐蚀性好，呈银白色。39/282•在工程图纸上会看到MS20470AD4的标识，它包含的信息有是：–紧固件头型代码：470表示普通圆头铆钉，426表示普通埋头铆钉40/282•飞机上使用的埋头铆钉有100度和82度埋头，他们对应着100度和82度的锪窝钻，而埋头铆钉多用在飞机上有空气动力要求的部位。埋头钉根据在安装的部位的受力情况分为抗剪头和抗拉头两种，如图：•抗剪头,在飞机上常采用的抗剪头有美国国家宇航标准的埋头铆钉NAS1097和前MD公司的冠状钉S4579428.•抗拉头,在飞机上常采用的抗拉头有美国国家宇航标准的埋头铆钉MS20426和前MD公司的S4579429.41/282•标准埋头的抗剪头标号与代码——NAS1097系列•前MD公司抗剪头标号与代码——冠状钉S4579428系列抗剪头材料代码NAS1097B5056MANAS1097AD2117LZNAS1097DD2024MC抗剪头材料代码S4579428AD2117XFMS4579428B5056XGCS4579428D2017XGAS4579428DD2024XGBS4579430M蒙乃尔IFP42/282•标准埋头的抗拉头标号与代码MS20426系列•前MD公司抗拉头标号与代码——冠状钉S4579429系列抗拉头材料代码MS20426A1100BAMS20426AD2117BBMS20426B5056BCMS20426D2017BEMS20426DD2024CY抗拉头材料代码S4579429AD2117XFNS4579429B5056XGFS4579429D2017XGDS4579429DD2024XGES-79431M蒙乃尔XFR43/282•在操作中由于封闭环境而经常使用到的暗语有：–用铆枪在结构件上轻轻的：–1.敲打一下：继续铆打；–2.敲打二下：完成铆打；–3.敲打三下：拆除铆钉。44/282•拆除铆钉–1.选择比铆钉直径小一号的钻头，如20#铆钉用30#钻头拆。–2.对准铆钉制成头的中心，给钻枪施加一定压力的情况下，用另一只手顺时针旋转钻头，得到一个钻痕。–3.钻削铆钉头，深度到制成头与顶杆交接处，形成一个台阶，以便使用平底冲。–4.顶铁手在墩头处用顶铁顶住结构件，防止操作者在用平底冲时造成结构变形。–5.选择合适的平底冲放入到钻削好的孔中。用锤子敲击平底冲将铆钉冲出。–6.检查孔是否有损伤，如有交给工程人员处理，如果没有，更换铆钉继续铆打。–注意：在拆除铆钉时，第二步由于不小心钻穿孔时，要加大钻头尺寸，改用与铆钉直径相同的钻头在钻穿的铆钉上钻出一个台阶，在选用合适的平底冲冲出铆钉。45/282•其中：冲头与拆铆钉钻头的对应关系铆钉直径(英寸)装铆钉钻头拆铆钉钻头冲头型号3/3240#比40#小一号的钻头2.44/3230#40#2.85/3220#30#3.46/3210#20#3.846/282紧固件标识及规格•在飞机上操作时，按照工程图纸上的要求来安装紧固件，在工程图纸上，采用一种专门的“十”字符号来表示紧固件的一些基本信息，再在图纸的右上角用通用附注来注明紧固件安装的一些其它要求。“十”字符号上包含的信息如下：47/282•1.紧固件的直径和长度的单位与紧固件的类型有关，具体数值查ZS5076260或在工程蓝图图纸上的通用附注标明。•例：铆钉是以1/32英寸为单位，也就是将图上的紧固件直径4×1/32=4/32=1/4（英寸）得到的就是铆钉的名义直径，铆钉长度是以1/16英寸为单位的也就是将图上的紧固件长度6×1/16=6/16=3/8（英寸）得到的就是铆钉长度。48/282•2.紧固件安装方向，N（英文near缩写）代表紧固件的制成头在目视的近侧，F（英文far缩写）代表紧固件的制成头在目视的远侧。•3.紧固件代码包含了紧固件的头型和材料。图上的BB表示抗拉型埋头铆钉材料为铝铜合金2117。49/282•埋头紧固件的锪窝/压窝具体见工艺