自动压铆过程中铆接头变形对铆接质量的影响研究

发布时间：2020-03-30 14:51

【摘要】：随着现代飞机对服役时限、可靠性、防腐蚀性等性能要求的提高,传统制造技术及装备难以满足极为苛刻的飞机质量要求,亟需先进制造技术及装备支撑,而自动钻铆技术与自动钻铆设备便是其中之一。国际上先进航空制造企业通过对铆接技术的应用总结发现,在飞机装配领域自动钻铆设备的运用不仅提高了飞机的铆接质量和装配效率,还降低了飞机的装配成本。伴随着自动钻铆技术的广泛应用,国内外学者对压铆过程做了大量研究,但对自动钻铆工艺的研究比较少,对铆接过程的分析主要集中于铆接参数对残余应力场分布及疲劳寿命的影响上,关于自动钻铆设备铆接单元变形及变形对铆接质量影响的研究方面尚未见公开报道。本文通过理论分析、数值模拟和试验验证相结合的方法,对自动钻铆设备压铆过程中铆接头变形和铆接倾角对铆接质量的影响进行了深入研究。首先,分析了干涉量与铆接完毕之后构件残余应力之间的关系。通过对压铆过程铆钉和壁板变形的分析,借助于塑性力学的相关理论得到了干涉量和铆接残余应力的数学表达式,说明干涉量可以作为评价铆接质量的一个指标。另外,研究了镦头高度和干涉量两者之间的关系,得出镦头高度可以通过影响干涉量的大小进而影响铆接质量的结论,同时,结合铆接头的结构特点,从理论上对铆接头在压铆过程中的变形进行计算。然后,利用ABAQUS有限元分析软件,针对本课题组研制的飞机壁板自动钻铆机,通过理论分析、数值模拟与试验验证相结合的方法,以铆接头变形和铆接倾角等为控制参数,系统地研究了自动钻铆机压铆过程中铆接倾角以及铆接头变形对铆接质量的影响规律,论文主要选取镦头高度和干涉量这两个评判铆接质量的指标进行了分析,同时,针对以上因素对铆接质量的影响规律,分析提出相应的控制措施,从而保障铆接质量。最后,总结了全文的研究内容,提出可以进一步研究的问题。通过上述研究为自动钻铆机的工程应用提供理论依据和技术支持,为自动钻铆机工艺规范的制定提供参考。
【图文】：

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的装配生产过程中，自动钻铆技术与自动钻铆设备正是其中之一。自动钻铆技术一般逡逑指在飞机的装配生产过程中，不仅能够实现各部件的自动定位，同时还能一次性完成逡逑夹紧、钻孔、送钉、铆接等各种工序的技术［９］，如图１．１所示为一个简单的自动钻铆工逡逑艺过程流程图。由于工作对象和场合的差异，航空装备制造公司开发出了多种形式的逡逑自动钻铆系统以适应实际的工作需要。自动钻铆系统带有高精度的钻削主轴，同时，逡逑运用闭环的位置与力控制算法调节铆接过程中压铆力的大小，实现铆头极佳的动态性逡逑能。通过自动钻铆技术不仅能保证铆钉镦头高度的一致性，使其不受或少受人为缺陷逡逑的干扰，而且铆接接头的寿命也可提高７倍左右ｔＭ。传统人工铆接与采用自动钻铆技逡逑术铆接两种铆接方式的工作特性如表１．１所示［１１］。逡逑（：＜邋ｙ／／／／，Ｙ＾＾Ｙ／／／／／｝）邋ｒ逦４逦＾／／／／／／Ａ邋！邋＼Ｗ／／／／／Ａ邋（／／／／／／／／＾＾／／／／／／／＾逡逑＼逦ｉ逦＼逦＼逦ｉ逦＼逦＼逦＼逦＼逦ｉ逦＼逦、丨邋＼逡逑、．Ｉ邋＼逦＼邋丨一邋＼逦＼邋Ｉ邋ｓ逦、Ｉ、逦＼逡逑＼逦Ｉ逦＼逦＼逦Ｉ逦＼逦＼逦Ｉ逦＼逦＼逦Ｉ逦＼逦＼｜、逡逑ｓ逦１逦＼逦＼逦１逦＼逦＼逦１逦ｓ逦＼逦、逦、Ｉ邋＼逡逑（ａ）逦（ｂ）逦（ｃ）逦（ｄ）逦（ｅ）逡逑（ａ）夹紧；（ｂ）制孔、锪窝；（ｃ）插钉；（ｄ）压钾；（ｅ）松开逡逑图１．１自动钻铆工艺流程逡逑国际上先进航空装备制造企业通过对铆接技术的应用总结发现，采用自动钻铆技逡逑术装配后其效率提高了邋１０倍以上［１２］

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因而公司在世界自动钻铆机市场中的份额也最大，其销售的自动钻铆机数量多达逡逑２０００台以上，在这中间约有２００多台为全数控式钻钟机。其中Ｇ２００／３００、Ｇ４００及Ｇ４０２６逡逑等为最广泛应用的型号［１８］，，如图１．２所示为该公司研发的Ｇ２０００型自动钻铆机，Ｇ２０００逡逑型是公司最新的机身自动钻铆系统，可以满足１８０°半机身的壁板铆接要求Ｍ。逡逑图１．２邋Ｇ２０００机身自动钻铆系统逡逑同一时期，由于电磁铷接技术的快速发展，并逐渐与自动钻铆技术相结合而实现逡逑快速装配连接。近几年，关于无头铆钉连接技术及其工作原理的研究不断发展，美国逡逑ＧＥＭＣＯＲ公司的专利逦“ｓｑｕｅｅｚｅ－ｓｑｕｅｅｚｅ双挤铆方式”也在各种自动钻柳设备中得逡逑到大量应用［２Ｇ］，该方式是在正式的挤铆工序之前首先实施一次预挤铆，一方面保证上逡逑４逡逑
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V261

【参考文献】