壁板自动钻铆行为及变形分析技术综述

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1、壁板自动钻铆行为及变形分析技术综述+DeformadonAnalysisandApplicationofAutomaficRivetingforWingPanel西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室张开富扬服国李原程晖张军【摘要J国外航空企业已经走量配备了自动钻卿系统．并广迁应用于飞机蓑配过程中。国内部分企业虽已经购买了自动钻铆设备，但是在应用过程中正在探索自动钻铆工艺参数优化、铆接过程微小主形控制等问题。本文从自动钻钾的工艺流程出发．分别从理论分析、有限元分析和试验分析3十角度，总结了自动钻铆过程中铆钉和薄壁件的应力应变分析方法，并对各种方法的

2、优劣性进行了分析，最后以复合材料鲒构件铆接为背景，提出针对复合材料干涉铆接需要解决的关键问题。美键词：自动钻铆应力应变分析铆钉璧板IABSTRACTlOverthelastyears，automaticrivetingsystemsarewidelyusedintheelreraftassemblyoftheforeignaerospaceindustriesChineseaerospacecompanieshaveDmh"edautomaticrivetingequipment,butthereareseveralproblemsneedtobesolve出

3、suchastheparameteroptimizationandcontrollingofthesinaiJvariationintheprocessofautomaticrivetingBasedontheprocessflowoftheauroraaticriveting，theanalysismethodsofstressandstraininrivetandsheetmenIsaresummarizedrespectively．Keypmblemsforinterference-fitrivetingofcompositematerialareals

4、orepresentedKeywords：AutomaticdvetingAnalysisofstressandstrainRivetPanel由于具有工艺过程简单、连接强度稳定可靠、柱查和排除故障容易、能够适应于结构复杂的各种金属和非金属材料之间的连接等优良特性．钻铆连接已经成为飞机产品装配中主要的连接方式，广泛地应用于飞机薄壁件的连接“T。伴随着对飞机制造效率及精度需求的不断提升．以自动钻铆系统为代表的自动化连接设备在飞机装配过程中得到了大量的应用．进而促使我国航空铆接技术得到了突飞猛进的发晨，在飞机装配过程中出现了大量新型的铆钉结构(如无头钉、钛台金锋钉

5、)、铆接形式(温装配、干涉装配)和方法(液压锋、电磁铆等)。新结构与新工艺的出现极大地提升了装配精度与强度，·国采“863。计划项目(2Ⅸ)7AAP,41903)、西北工业大学基础研究基金项目(C1201032l资助。但是也导致原有的经验数据及工艺参数不再可用。影响铆接件质量的工艺参数很多．有铆接力、铆钉几何尺寸、铆钉与被铆接件的材料、被铆接件铆钉孔的尺寸公差等⋯。众多工艺参数最终耳标都是保证壁板的精度、强度以及寿命．而其中的基础都是铆接过程的应力应变分析。若铆钉在铆接过程中，应变量较少，压缩不充分，会导致连接过程中铆钉的松动脱落．影响飞机的使用寿命；若在铆钉

6、孔周围所产生的残余应力远远超出强化连接所需的残余应力，则会导致铆钉孔周围应力集中和裂纹的出现。这将大大降低飞机的安全性能与寿命；同时壁板的应变量过大。会使蒙皮局部下陷，径向伸长．使蒙皮结构变得具有脆性而且使得蒙皮表层曲面的连续性、光滑性受到影响，降低飞机的空气动力学性。因此为了提升我国飞机数字化装配水平，必须要对大型壁板自动钻铆过程应力应变进行分析，而目前常见的方法有有限元分析法和试验分析法，其针对不同的接头形式．在特定的工艺流程基础上，分别对铆钉及壁板在铆接过程中的应力应变进行分析，本文将对目前较常用的方法分别展开讨论。1自动钻铸工艺澹程分析自动钻铆系统结构

7、多样、连接方法多样，但单对铆接过程而言，按照铆钉的结构形式，可以分为无头铆钉铆接工艺和有头铆钉铆接工艺2种，其相关工艺流程如图I所示。无论是有头钉还是无头钉，其主要流程都包括：央持、制孔、放钉、铆接和卸载，不同之处在于有头钉铆接时需要进行锪窝操作．而在无头铆钉成型后为保证外形，需要对表面进行铣平。因此．对于有头钉和无头钉丽言．其顶杆和相关壁扳由于结构形式不同，在铆接阶段会导致铆钉的膨胀、壁板孔的挤压状态不同，进而导致连接过程中应力应变的不同，影响壁板的成型精度、强度及使用寿命。铆接过程实际就是在受外力作用下铆钉头形成墩头的过程。铆钉头部受到外部压力，发生墩粗．

8、形成墩头，钉杆发生塑性形变，饰钉杆膨胀