大型飞机壁板无头铆钉干涉连接技术

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1、专稿FEATURE大型飞机壁板无头铆钉*干涉连接技术InterferenceFitTechnologyofSlugRivetinLargeAircraftPanel西北工业大学机电学院 王仲奇 常正平 郭飞燕 康永刚 李 晖中航飞机西安飞机分公司 罗 群 刘博峰由于干涉配合铆接的铆钉能紧密地充满钉窝及钉孔，并使钉孔均匀而适量地胀大，形成钉杆对钉孔的“支撑效应”，所以干涉配合铆接在疲劳寿命和密封性方面优于普通铆接，大型客机C919和支线客机ARJ21在机翼壁板铆接装配中大量使用无头铆钉干涉连接，以满足连接质量要求。DOI:10.160

2、80/j.issn1671-833x.2015.04.034[3]大型飞机通常是指起飞总质量命和密封性方面优于普通铆接，大超过100t的军民用大型运输机和型客机C919和支线客机ARJ21在王仲奇西北工业大学教授，博士生导师，150座级以上的大型客机，具有尺寸机翼壁板铆接装配中大量使用无头现任先进近净成形与模具制造共性技大、高可靠性及长寿命（大型客机飞铆钉干涉连接，以满足连接质量要术产学研联盟专家委员会成员、中国[1]行寿命为90000h）等特点。随着求。随着对飞机制造效率及精度需航空学会工艺专业委员会会员、数控我国大型飞机设计与制

3、造技术的发求的不断提高，以自动钻铆系统为代制造技术航空科技重点实验室客座教授。主要从事飞机制造工艺与装备数展，飞机的装配质量也有了新的提表的自动化连接设备在壁板装配中字化技术、集成制造技术、塑性成形过高。为保证飞机轻量化、长寿命、高得到了大量应用，尤其在无头铆钉干程模拟与控制技术以及飞机装配数字可靠性和气密、油密性的要求，无头涉连接过程中必须尽可能使用自动化技术的研究。先后承担国家自然科铆钉、高锁螺栓和冠头铆钉等新型连化设备。本文主要从无头铆钉干涉学基金、863基金、国家科技支撑计划、航空基金项目30余项，获国防科学技接方式在大型飞

4、机装配中得到了广连接技术和设备应用两方面展开讨[2]术二等奖2项，陕西省科学技术二等泛的应用。论。奖1项、陕西省教学成果一等奖1项，由于干涉配合铆接的铆钉能紧密是陕西省精品课程《金属塑性成形原无头铆钉连接工艺流程地充满钉窝及钉孔，并使钉孔均匀而理》负责人。适量地胀大，形成钉杆对钉孔的“支撑无头铆钉是一种没有铆钉头的*　国家自然科学基金项目（51375396）资助。效应”，所以干涉配合铆接在疲劳寿实心圆杆干涉铆钉，具有以下优点：34航空制造技术·2015年第4期专稿FEATURE（1）铆接后沿铆钉杆全长可形成较连接结构主要分为铆钉和被

5、连如图2所示，利用主应力法建立了铆均匀的干涉配合，成倍地提高连接结接件两部分（壁板、长桁等），因此应钉的轴向应力σz和径向应力σr理构的疲劳寿命。（2）采用无头铆钉力应变的分析对象包括铆钉和被连论公式：干涉配合的铆接，能够可靠地保证铆接件。目前对于连接结构的应力应σ=σe2µ(r0−r)/hzy[4]，（1）钉自身的密封性。无头铆钉安装变分析主要围绕被连接件展开，而针σ=σ(1−e2µ(r0−r)/h)ry过程必须依靠自动化安装设备，才能对铆钉的研究则较少。研究方法主其中,σy为屈服强度，μ为摩擦系数，符合设计技术要求，实现壁板稳定

6、要包括理论分析、数值模拟和试验研并得出了压铆力计算公式：的、高质量的连接。对单个铆钉连接究，并取得了不少有价值的研究成r02πh2hrF=σrdθdr=2πσe−2µr0/h−(过程而言，其主要工艺流程包括定果。zzy4µ22µ00位、夹紧、制孔、锪窝、放钉、铆接和铣1.1铆钉应力应变分析h2hrh2平，如图1所示。由于铆接过程属于复杂的非线−(0+)e−2µr0/h4µ22µ4µ2。（2）压力脚衬套密封要求但该过程中没有考虑干涉量，镦头形状并非为标准圆柱体的实际情形。俄国学者Malinin通过小弹塑性夹层变形理论建立了被

7、连接件残余应力[6]数学模型，Shishkin在该基础上研究了铆钉与被连接件间的接触载荷，下铆头夹紧钻孔锪窝涂胶将铆接过程中的接触载荷分为加载和卸载两类，分别为q0和q1，并在体积不变假设条件下，得到了铆钉的轴向应力σ（2）r（a）和切向应力σ（2）t（a）表达式，具体参数参考文献[6]。σ(S)CC21q0=√2λ1ln()+(1−λ1)()+λ3rrσ(S)CC21送钉铆接铣平q0=√2λ1ln(r)+(1−λ1)(r)+λ1，（3）3松开µµz图1无头铆钉自动钻铆安装工艺流程q1=(1−)q0−λ2σ(S)2+2E(ω

8、+)22rµµz性过程，很难定量地描述其成形过q1=(1−)q0−λ2σ(S)2+2E(ω+)(1−λ2)，（4）无头铆钉干涉连接技术22[5]r程。美国威奇塔州立大学Li结合无头铆钉连接过程中不仅铆钉塑性成形体积不变原理，将无头