一种提高薄壁结构铆接质量的方法及应用与流程

1.本发明涉及飞机机体结构连接技术领域，具体涉及一种提高薄壁结构铆接质量的方法及应用。


背景技术：

2.铆接是国内外飞机机体制造的传统工艺，至今仍是飞机机体结构的主要连接形式。在某些零部件表面需要保证平滑光顺，不允许铆钉头凸出表面，如机身、机翼、尾翼等蒙皮表面。飞机蒙皮是包覆在机体框架外部的重要结构，飞机蒙皮与机体结构以及飞机蒙皮与飞机蒙皮之间通常是由很多的铆钉组装在一起的，为了保证飞机外表面的光滑，一般使用沉头铆钉，安装在沉头铆钉孔内的沉头铆钉的头部在最外部的蒙皮上。需要使用沉头铆钉连接蒙皮与内部骨架结构，连接时需要在铆钉孔处对蒙皮进行锪窝或者压窝。
3.由于大部分蒙皮较薄，铆钉孔处的锪窝深度大于蒙皮厚度，锪窝时会锪透蒙皮，在铆钉孔处形成尖锐的锲角边，导致蒙皮钉孔处边缘的质量难以控制，容易产生椭圆孔或者孔边损伤；如果采用压窝工艺，由于大部分蒙皮都是热处理后的硬化状态，压窝时对铆钉孔边缘容易造成结构损伤和微裂纹，会直接影响蒙皮铆钉孔的承载能力，甚至影响飞机的使用安全和降低飞机的使用寿命。
4.如图1所示，在实际工程运用中，采用现有的连接方式，利用铆钉直接进行铆接，在多种型号的飞机结构设计与运用中，曾出现过多次由于铆钉孔锪窝或者压窝时，导致铆钉孔处损伤的问题，从而导致铆钉头脱落，或者蒙皮从铆钉孔处开始产生裂纹的故障，这样给飞机使用就会带来一定的安全隐患。因此，针对现有的连接方式，需要提供一种操作方便的铆接方法，通过配套一个衬套和垫圈与现有的沉头铆钉配合使用，不仅能满足蒙皮与骨架紧固要求，又能保证蒙皮表面需要平滑光顺要求，从而提高薄皮结构的连接质量。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是针对背景技术中存在的问题，提供一种能够提高铆接质量的方法，通过配套的衬套和垫圈与沉头铆钉配合，不仅能满足蒙皮与骨架紧固要求，又能保证蒙皮表面需要平滑光顺要求，还能有效避免按传统方法制锪窝铆钉孔，对铆钉孔处产生结构损伤的问题，从而有效改善和提高用沉头铆钉连接薄壁结构质量的稳定性，具体地说是一种提高薄壁结构铆接质量的方法及应用。
6.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种提高薄壁结构铆接质量的方法，所述提高薄壁结构铆接质量的方法包括如下步骤：(1)首先将衬套设置于骨架背面待铆接位置，同时将垫圈设置于蒙皮表面铆钉孔位置；(2)然后将沉头铆钉中的圆形杆部插入垫圈中，并自上而下依次穿过垫圈中的锥面沉孔和圆形沉孔，然后在穿过衬套中的通孔；(3)最后按常规方法进行铆接，通过沉头铆钉使蒙皮和骨架与衬套和垫圈之间形
成密封配合结构。
7.进一步地，本发明所述的提高薄壁结构铆接质量的方法，其中在所述步骤(3)铆接过程中，在外力作用下，通过沉头铆钉向下推动垫圈产生向下和向外的作用力，使蒙皮和骨架被夹持在垫圈外表面与衬套表面之间，通过骨架与垫圈外表面中的直圆面，以及蒙皮与垫圈外表面中的圆锥面和直圆面相接触并相互作用，形成密封配合结构。
8.进一步地，本发明所述的提高薄壁结构铆接质量的方法，其中所述沉头铆钉由铆接头部和圆形杆部组成，在所述衬套的中心设有与圆形杆部相匹配的通孔；在所述垫圈的中心设有同轴分布的锥面沉孔和圆形沉孔，其中所述锥面沉孔的内径与铆接头部的外径相匹配，所述圆形沉孔的内径与圆形杆部的外径相匹配；在所述垫圈的外侧面沿其周向设有阶梯面，所述阶梯面由依次相连的圆锥面和直圆面组成，当所述衬套和垫圈通过沉头铆钉固定在一起时，所述衬套与垫圈的底部相接触连接，并且衬套中的通孔与垫圈中的圆形沉孔对齐。
9.本发明还提供了所述提高薄壁结构铆接质量的方法在薄壁铝合金结构件铆接中的应用。
10.采用本发明所述的提高薄壁结构铆接质量的方法，与现有技术相比，其有益效果在于：通过配套的衬套和垫圈与沉头铆钉配合，利用垫圈中的阶梯面能够使用沉头铆钉的载荷分散，加大沉头铆钉与蒙皮及骨架之间的承压面积，使蒙皮中的铆钉孔接触区域的应力得到一定程度的分散。不仅能满足蒙皮与骨架紧固要求，还能保证零部件表面平滑光顺，同时，还能有效避免按传统方法制锪窝铆钉孔对铆钉孔处产生结构损伤，改善了铆钉的连接工艺，提高了使用沉头铆钉连接薄蒙皮结构的连接质量。采用本发明所述的方法，具有成本低，实施方便，连接可靠性好，可以适用于不同角度沉头铆钉的装配，适用范围广，实用性强，适合推广应用。
附图说明
11.下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
12.图1是现有薄壁结构的铆接状态结构示意图；图2是本发明所述薄壁结构的铆接状态结构示意图。
13.图3是本发明中所述衬套的立体结构示意图；图4是为图3的剖面结构示意图；图5是本发明所述垫圈的立体结构示意图；图6是为图5的剖面结构示意图。
14.图中所示：1-蒙皮、2-骨架、3-沉头铆钉、4-衬套、41-通孔、5-垫圈、51-锥面沉孔、52-圆形沉孔、53-圆锥面、54-直圆面。
具体实施方式
15.为进一步说明本发明的构思，以下将结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明：如图2至图6所示，本发明所述的一种提高薄壁结构铆接质量的方法，所述提高薄壁结构铆接质量的方法包括如下步骤：
(1)首先将衬套4设置于骨架2背面待铆接位置，同时将垫圈5设置于蒙皮1表面铆钉孔位置；(2)然后将沉头铆钉3中的圆形杆部插入垫圈5中，并自上而下依次穿过垫圈5中的锥面沉孔51和圆形沉孔52，然后在穿过衬套4中的通孔41；(3)最后按常规方法进行铆接，在外力作用下，通过沉头铆钉3向下推动垫圈5产生向下和向外的作用力，使蒙皮1和骨架2被夹持在垫圈5外表面与衬套4表面之间，通过骨架2与垫圈5外表面中的直圆面54，以及蒙皮1与垫圈5外表面中的圆锥面53和直圆面54相接触并相互作用，形成密封配合结构。
16.采用本发明所述的提高薄壁结构铆接质量的方法，其中所述沉头铆钉3由铆接头部和圆形杆部组成，在所述衬套4的中心设有与圆形杆部相匹配的通孔41；在所述垫圈5的中心设有同轴分布的锥面沉孔51和圆形沉孔52，其中所述锥面沉孔51的内径与铆接头部的外径相匹配，所述圆形沉孔52的内径与圆形杆部的外径相匹配；在所述垫圈5的外侧面沿其周向设有阶梯面，所述阶梯面由依次相连的圆锥面53和直圆面54组成，当所述衬套4和垫圈5通过沉头铆钉3固定在一起时，所述衬套4与垫圈5的底部相接触连接，并且衬套4中的通孔41与垫圈5中的圆形沉孔52对齐。
17.本发明所述提高薄壁结构铆接质量的方法，可以运用到飞机、汽车、船舶等需要使用沉头铆钉或螺栓连接薄板结构的结构连接领域，特别是在薄壁铝合金结构件铆接中的应用。通过调整衬套4和垫圈5的相应结构尺寸，即可以配套多种直径大小、多种沉头角度、多种半沉头角度的铆钉或螺栓使用，也可以按匹配的沉头标准件型号配套开发出系列规格的衬套4和垫圈5，并可以将衬套4和垫圈5按标准件进行管理和使用，因而其实用性强。
18.采用本发明所述的方法，通过配套的衬套和垫圈与沉头铆钉配合，利用垫圈中的阶梯面能够使用沉头铆钉的载荷分散，加大沉头铆钉与蒙皮及骨架之间的承压面积，使蒙皮中的铆钉孔接触区域的应力得到一定程度的分散。由于在所述衬套4的中心设有与圆形杆部相匹配的通孔41；而在所述垫圈5的中心设有同轴分布的锥面沉孔51和圆形沉孔52，在所述垫圈5的外侧面沿其周向设有阶梯面，所述阶梯面由依次相连的圆锥面53和直圆面54组成，在具体铆接过程中，由于蒙皮1和骨架2被夹持在垫圈5外表面与衬套4表面之间，通过骨架2与垫圈5外表面中的直圆面54，以及蒙皮1与垫圈5外表面中的圆锥面53和直圆面54相接触并相互作用，形成密封配合结构；这样就可以利用垫圈5中的阶梯面能够使用沉头铆钉的载荷分散，加大沉头铆钉与蒙皮及骨架之间的承压面积，使蒙皮中的铆钉孔接触区域的应力得到一定程度的分散。不仅能满足蒙皮与骨架紧固要求，还能保证零部件表面平滑光顺，，又避免了制铆钉孔时蒙皮1在铆钉孔底部形成尖锐的锲角边，从而改善了铆钉孔的制造工艺性，减小了蒙皮1铆钉孔处存在结构缺陷的风险；加厚了铆钉孔底部的零件厚度，加强了该处结构的承载能力和提高了结构稳定性，从而增加了蒙皮1的使用寿命，保证了蒙皮1的使用安全性。
19.综上所述，采用本发明所述的方法，不仅能满足蒙皮1与骨架2紧固要求，又能避免对铆钉孔处产生结构损伤，有效改善和提高了用沉头铆钉3连接薄蒙皮结构的连接质量，具有成本低，实施方便，连接可靠性好，可以适用于不同角度沉头铆钉的装配，适用范围广，实用性强，适合推广应用。
20.以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用以限制本发明，对于本领域的技术人
员来说，本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。