CN103492729B - 复合材料部件的紧固方法 - Google Patents

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Abstract

一种复合材料部件的紧固方法，测定配置在第一带沉头孔的孔的第一紧固部件的第一平滑度，该第一带沉头孔的孔形成在作为重叠的多个复合材料部件的第一被紧固物。基于第一平滑度决定第二沉头孔深度。在作为重叠的多个复合材料部件的第二被紧固物形成具有第二沉头孔深度的第二带沉头孔的孔。利用配置在第二带沉头孔的孔的第二紧固部件紧固第二被紧固物。

Description

复合材料部件的紧固方法
技术领域
本发明涉及一种利用螺栓、铆钉这样的紧固部件（紧固件）紧固复合材料部件的紧固方法。
背景技术
专利文献1（特开2007-203307号公报）公开了接合被接合物的打钉装置。打钉装置基于被接合物的板厚，调节使铆钉没入被接合物的压入量。由此，铆钉的表面和被接合物的表面成为同一面。
图1表示通过紧固部件420以及螺母440被紧固的被紧固物300。紧固部件420包括平头螺栓。被紧固物300包括重叠的部件351以及352。在被紧固物300形成有带沉头孔的孔300a，该带沉头孔的孔300a从被紧固物300的一侧的表面300b向另一侧的表面300c贯通。该带沉头孔的孔300a的沉头孔部分配置在表面300b侧。紧固被紧固物300的方法包括在带沉头孔的孔300a配置紧固部件420和在紧固部件420安装螺母440。在此，作为从表面300b到紧固部件420的头部上表面421a的带沉头孔的孔300a轴向距离的平滑度B300被管理在规定的范围。平滑度B300表示头部上表面421a的从表面300b的没入或者突出。
近年来，代替金属部件，像纤维强化塑料这样的复合材料的部件被使用的例子在增加。例如，在航空器中采用许多复合材料部件。在航空器的制造中，为了空气阻力的降低，平滑度的管理特别重要。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：（日本）特开2007-203307号公报
发明内容
发明人具有如下的认识。复合材料在受到压缩力时的破损比金属大。因此，在部件351以及352是复合材料的情况下，即使测量拧紧螺母440前的被紧固物300的厚度，也难以仅根据该厚度管理平滑度B300。在使用铆钉紧固复合材料的被紧固物的情况下，也由于相同的理由，难以仅根据紧固前的被紧固物的厚度管理铆钉的平滑度。
因此，本发明旨在提供一种紧固部件的平滑度管理容易的紧固方法，该紧固部件用于紧固复合材料部件。
根据本发明的第一观点的复合材料部件的紧固方法，包括：测定配置在第一带沉头孔的孔的第一紧固部件的第一平滑度，该第一带沉头孔的孔形成在作为重叠的多个复合材料部件的第一被紧固物；基于所述第一平滑度决定第二沉头孔深度；在作为重叠的多个复合材料部件的第二被紧固物形成具有所述第二沉头孔深度的第二带沉头孔的孔；利用配置在所述第二带沉头孔的孔的第二紧固部件紧固所述第二被紧固物。
优选地，上述紧固方法进一步包括：在测定所述第一平滑度之后，利用所述第一紧固部件紧固所述第一被紧固物；在紧固所述第一被紧固物之后，测定所述第一紧固部件的第二平滑度。在决定所述第二沉头孔深度时，基于所述第一平滑度以及所述第二平滑度决定所述第二沉头孔深度。
优选地，上述紧固方法进一步包括：测定在应当形成所述第二带沉头孔的孔的部位的所述第二被紧固物的厚度；基于所述第二沉头孔深度以及所述厚度选择所述第二紧固部件。
优选地，在决定所述第二沉头孔深度时，利用沉头孔深度的计算式决定所述第二沉头孔深度。上述紧固方法进一步包括：在紧固所述第二被紧固物之前，测定配置在所述第二带沉头孔的孔的所述第二紧固部件的第二紧固部件第一平滑度；在紧固所述第二被紧固物之后，测定配置在所述第二带沉头孔的孔的所述第二紧固部件的第二紧固部件第二平滑度；基于所述第二紧固部件第一平滑度、所述第二紧固部件第二平滑度以及所述第二沉头孔深度更新所述沉头孔深度计算式；基于更新的所述沉头孔深度计算式决定第三沉头孔深度；在作为重叠的多个复合材料部件的第三被紧固物形成具有所述第三沉头孔深度的第三带沉头孔的孔；利用配置在所述第三带沉头孔的孔的第三紧固部件紧固所述第三被紧固物。
优选地，所述第一紧固部件具有第一平头螺栓。所述第二紧固部件具有第二平头螺栓。紧固所述第二被紧固物包括在所述第二平头螺栓安装螺母。
根据本发明，能够提供一种紧固部件的平滑度管理容易的紧固方法，该紧固部件用于紧固复合材料部件。
附图说明
结合附图，通过实施方式的说明，使本发明的上述目的、其他目的、效果以及特征更加清楚。
[图1]图1是通过紧固部件紧固的部件的剖视图。
[图2]图2是本发明的第一实施方式涉及的紧固方法中用于说明数据库构筑的示意图。
[图3]图3是第一实施方式涉及的紧固方法中用于说明测定被紧固物的厚度的工序的被紧固物剖视图。
[图4]图4是第一实施方式涉及的紧固方法中用于说明形成沉头孔的工序的被紧固物的剖视图。
[图5]图5表示在第一实施方式涉及的紧固方法中用于紧固被紧固物的紧固部件。
[图6]图6是第一实施方式涉及的紧固方法中配置紧固部件的被紧固物的剖视图。
[图7]图7是第一实施方式涉及的紧固方法中作为结果物的结合体。
[图8]图8是第一实施方式涉及的紧固方法中用于说明求出沉头孔深度计算式的工序的示意图。
[图9]图9是第一实施方式涉及的紧固方法中用于说明利用沉头孔深度计算式紧固被紧固物的方法的示意图。
[图10]图10是本发明的第二实施方式涉及的紧固方法中用于说明利用把握长度决定表格紧固被紧固物的方法的示意图。
具体实施方式
参照附图，对根据本发明的紧固方法的实施形态进行如下说明。
（第一实施方式）
参照图2，说明本发明的第一实施方式涉及的紧固方法。在本实施方式涉及的紧固方法中，从作为被紧固物的工件100，经过钻孔工序、紧固部件配置工序以及紧固工序，制造结合体200。在钻孔工序中，在工件100形成多个带沉头孔的孔。在紧固部件配置工序中，在多个带沉头孔的孔各自配置多个紧固部件。在紧固工序中，在多个紧固部件分别安装多个螺母，紧固工件100。下面，针对作为多个带沉头孔的孔中的一个的第N孔进行说明，但是对于其它孔是相同的。
在钻孔工序中，测定厚度t以及沉头孔深度d。在紧固部件配置工序中，测定平滑度A。在紧固工序中，测定平滑度B。
参照图3，说明钻孔工序中的厚度t的测定。厚度t是在应当形成后述的带沉头孔的孔100a的部位的工件100的厚度。工件100包括重叠的多个复合材料部件51以及52。例如，在工件100的一侧的表面100b以及另一侧的表面100c接触厚度测定器15，测定厚度t。厚度t是在工件100形成带沉头孔的孔100a之前测定的。
参照图4，在钻孔工序中，在工件100形成从表面100b向表面100c贯通的带沉头孔的孔100a。带沉头孔的孔100a是形成在工件100的多个带沉头孔的孔中的第N孔。带沉头孔的孔100a的沉头孔部分配置在表面100b侧。检测带沉头孔的孔100a的沉头孔深度d。例如，可以基于沉头孔形成工具16的实际给进量检测沉头孔深度d，也可以基于沉头孔形成工具16的给进量的指令值形成沉头孔深度d，还可以在形成带沉头孔的孔100a之后通过其它方法检测沉头孔深度d。
参照图5，用于工件100的紧固的紧固部件（紧固件）25包括平头螺栓20和套筒40。平头螺栓20包括头部21、圆筒部22、螺纹部23。头部21具有头部上表面21a。圆筒部22配置在头部21和螺杆部23之间。在圆筒部22没有形成螺纹。套筒40包住圆筒部22。套筒40的头部21附近侧的端部40a和圆筒部22的螺纹部23附近侧的端部22a之间的紧固部件25的轴向距离被称为紧固部件25的把握长度L。
参照图6，在紧固部件配置工程中，将紧固部件25插入带沉头孔的孔100a，进一步利用气锤等将紧固部件25打入，将紧固部件25配置在带沉头孔的孔100a。在将紧固部件25配置在带沉头孔的孔100a的状态下，头部21配置在带沉头孔的孔100a的沉头孔部分，螺纹部23从表面100c突出。将紧固部件25配置在带沉头孔的孔100a之后，测定平滑度A以及突出量P。平滑度A是从表面100b到头部上表面21a的带沉头孔的孔100a的轴向距离。平滑度A表示头部上表面21a的从表面100b的没入或者突出。突出量P是从表面100c到圆筒部22的端部22a的带沉头孔的孔100a的轴向距离。为了像如后所述那样将螺母30安装在螺纹部23来紧固复合材料部件51以及52，有必要使突出量P处于规定的范围内。此外，在突出量P不在规定的范围内的情况下，取下紧固部件25，在带沉头孔的孔100a配置具有与取下的紧固部件25不同的把握长度L的其它紧固部件25。
参照图7，在紧固工序中，将螺母30安装在螺纹部23，紧固复合材料部件51以及52，制造结合体200。紧固之后，测定平滑度B。平滑度B是从表面100b到头部上表面21a的带沉头孔的孔100a的轴向距离。平滑度B表示头部上表面21a的从表面100b的没入或者突出。有必要将平滑度B管理在规定的范围。在此，通过将螺母30向紧固部件25安装，复合材料部件51以及52被紧固而破损。其结果，头部上表面21a向带沉头孔的孔100a的深处钻入。将平滑度B和平滑度A的差（B-A）作为紧固部件25的钻入量Δt定义。
参照图2，工件101～110的每一个是工件100。结合体201～210的每一个是结合体200。从工件101～110，经过钻孔工序、紧固部件配置工序以及紧固工序，制造结合体201～210。此时，构筑存储在计算机10的数据库11。分别测定工件101的作为第N孔的、厚度t、沉头孔深度d、平滑度A、以及作为平滑度B的厚度t1、沉头孔深度d1、平滑度A1、以及平滑度B1。对于工件102～110也同样地测定厚度t2～t10、沉头孔深度d2～d10、平滑度A2～A10以及平滑度B2～B10。数据库11被构筑成对于第N孔包括厚度t1～t10、沉头孔深度d1～d10、平滑度A1～A10以及平滑度B1～B10。这样，在数据库11，对每个孔进行数据管理。
参照图8，在本实施方式涉及的紧固方法中，基于数据库11和结合体200的图面数据12，决定针对第N孔的沉头孔深度计算式13。在此，图面数据12是指定结合体200的尺寸等的数据。例如，基于沉头孔深度d1～d10、平滑度A1～A10以及平滑度B1～B10决定沉头孔深度计算式13。沉头孔深度计算式13是用于如下用途的式：从在前的工件100（在前被紧固的工件）的平滑度A以及B，决定在后的工件100（在后被紧固的工件）的沉头孔深度d，使在后的工件100的平滑度B在规定的范围内。通过利用沉头孔深度计算式13，能够预先考虑钻入量Δt而决定沉头孔深度d。
参照图9，利用沉头孔深度计算式13说明从工件111～121制造结合体211～221的方法。工件111～121的每一个是工件100。结合体211～221的每一个是结合体200。从工件111～121，经过钻孔工序、紧固部件配置工序以及紧固工序，制造结合体211～221。利用沉头孔深度计算式13从工件111～121制造结合体211～221的方法，除下述说明之外，与参照图2～图7说明的上述方法相同。由于要利用于工件111的钻孔工序，计算机10利用沉头孔深度计算式13从平滑度A10以及B10决定沉头孔深度d11，输出沉头孔深度d11。在工件111的钻孔工序中，形成具有沉头孔深度d11的带沉头孔的孔100a。测定工件111的厚度t11、沉头孔深度d11、平滑度A11以及平滑度B11，追加到数据库11。对于工件112～221也与工件111的情况相同地，利用沉头孔深度计算式13从前一个工件的平滑度A以及B决定沉头孔深度d12～d21，形成具有沉头孔深度d12～d21的带沉头孔的孔100a。进一步地，对工件112～221测定厚度t12～t21、沉头孔深度d12～d21、平滑度A12～A21以及平滑度B12～B21，追加到数据库11。
根据本实施方式，由于基于在前的工件100的平滑度A以及B决定在后的工件100的沉头孔深度d，所以能够容易地将在后的工件100的平滑度B管理在规定的范围。
也可以从平滑度A11～A20的平均值以及平滑度B11～B20的平均值决定工件121的沉头孔深度d21，以代替从平滑度A20以及平滑度B20决定工件121的沉头孔深度d21。利用多个工件100的数据决定应当在在后的工件100形成的带沉头孔的孔100a的沉头孔深度d，所以在只有一个显示异常钻入量Δt的工件100存在时，防止该工件100的平滑度A以及B对决定在后的工件的沉头孔深度d带来大的影响。
此外，优选地，如果能够看出平滑度A和平滑度B之间的相关关系，则以能够仅从平滑度A决定沉头孔深度d的方式决定沉头孔深度计算式13，利用该沉头孔深度计算式13从在前的工件100的平滑度A决定在后的工件100的沉头孔深度d。这样，就能够在在前的工件100的紧固工序结束之前执行在后的工件100的钻孔工序。
（第二实施方式）
本发明的第二实施方式涉及的紧固方法，除下述说明之外与第一实施方式涉及的紧固方法相同。
参照图10，说明利用把握长度决定表格14从工件111～121制造结合体211～221的方法。把握长度决定表格14是如下所述的表格：从工件100的厚度t以及沉头孔深度d决定用于该工件100的紧固的紧固部件25的把握长度L，使该工件100的突出量P在规定的范围内。为了利用于工件111的紧固部件配置工序，计算机10利用把握长度决定表格14从厚度t11以及沉头孔深度d11决定把握长度L。在工件111的紧固部件配置工序中，选择具有被决定的把握长度L的紧固部件25，将选择的紧固部件配置在工件111的带沉头孔的孔100a。对于工件112～121也与工件111的情况相同地，选择应当在工件112～121的带沉头孔的孔100a配置的紧固部件25。
根据本实施方式，能够使突出量P可靠地处于规定的范围内。因此，不需要将配置在带沉头孔的孔100a的紧固部件25更换成其它的紧固部件25。
此外，优选地，在上述第一实施方式以及第二实施方式中，基于在决定沉头孔深度计算式13之后获得的数据（例如，工件111～115的沉头孔深度d11～d15、平滑度A11～A15以及平滑度B11～B15）更新沉头孔深度计算式13，利用更新的沉头孔深度计算式13决定工件121的沉头孔深度d21。这样，能够将最新的数据反映在沉头孔深度计算式13。
以上，参照实施方式说明了根据本发明的紧固方法，但是本发明并不限于此，上述实施方式的各种变更也包含在本发明中。例如，本发明也适用与利用铆钉的紧固方法。
以上，参照实施方式说明了本发明，但是本发明并不限于上述实施方式，能够在上述实施方式进行各种变更。也能够将上述实施方式互相组合。
本申请以2011年4月28日申请的日本申请特愿2011-100643号作为基础主张优先权，在此引用其公开的全部内容。

Claims (8)

1.一种复合材料部件的紧固方法，包括：
测定配置在第一带沉头孔的孔的第一紧固部件的第一平滑度，该第一带沉头孔的孔形成在作为重叠的多个复合材料部件的第一被紧固物；
在测定所述第一平滑度之后，利用所述第一紧固部件紧固所述第一被紧固物；
在紧固所述第一被紧固物之后，测定所述第一紧固部件的第二平滑度，
基于所述第一平滑度及所述第二平滑度决定第二沉头孔深度；
在作为重叠的多个复合材料部件的第二被紧固物形成具有所述第二沉头孔深度的第二带沉头孔的孔；
利用配置在所述第二带沉头孔的孔的第二紧固部件紧固所述第二被紧固物。
2.根据权利要求1所述的复合材料部件的紧固方法，其特征在于，进一步包括：
在所述第一平滑度和所述第二平滑度之间存在相关关系时，
不测定所述第二平滑度，仅基于所述第一平滑度决定第二沉头孔深度。
3.根据权利要求1所述的复合材料部件的紧固方法，其特征在于，进一步包括：
测定在应当形成所述第二带沉头孔的孔的部位的所述第二被紧固物的厚度；
基于所述第二沉头孔深度以及所述厚度选择所述第二紧固部件。
4.根据权利要求2所述的复合材料部件的紧固方法，其特征在于，进一步包括：
测定在应当形成所述第二带沉头孔的孔的部位的所述第二被紧固物的厚度；
基于所述第二沉头孔深度以及所述厚度选择所述第二紧固部件。
5.根据权利要求1所述的复合材料部件的紧固方法，其特征在于，进一步包括：
在决定所述第二沉头孔深度时，利用沉头孔深度计算式决定所述第二沉头孔深度；
在紧固所述第二被紧固物之前，测定配置在所述第二带沉头孔的孔的所述第二紧固部件的第二紧固部件第一平滑度；
在紧固所述第二被紧固物之后，测定配置在所述第二带沉头孔的孔的所述第二紧固部件的第二紧固部件第二平滑度；
基于所述第二紧固部件第一平滑度、所述第二紧固部件第二平滑度以及所述第二沉头孔深度更新所述沉头孔深度计算式；
基于更新的所述沉头孔深度计算式决定第三沉头孔深度；
在作为重叠的多个复合材料部件的第三被紧固物形成具有所述第三沉头孔深度的第三带沉头孔的孔；
利用配置在所述第三带沉头孔的孔的第三紧固部件紧固所述第三被紧固物。
6.根据权利要求2所述的复合材料部件的紧固方法，其特征在于，进一步包括：
在决定所述第二沉头孔深度时，利用沉头孔深度计算式决定所述第二沉头孔深度；
在紧固所述第二被紧固物之前，测定配置在所述第二带沉头孔的孔的所述第二紧固部件的第二紧固部件第一平滑度；
在紧固所述第二被紧固物之后，测定配置在所述第二带沉头孔的孔的所述第二紧固部件的第二紧固部件第二平滑度；
基于所述第二紧固部件第一平滑度、所述第二紧固部件第二平滑度以及所述第二沉头孔深度更新所述沉头孔深度计算式；
基于更新的所述沉头孔深度计算式决定第三沉头孔深度；
在作为重叠的多个复合材料部件的第三被紧固物形成具有所述第三沉头孔深度的第三带沉头孔的孔；
利用配置在所述第三带沉头孔的孔的第三紧固部件紧固所述第三被紧固物。
7.根据权利要求3所述的复合材料部件的紧固方法，其特征在于，进一步包括：
在决定所述第二沉头孔深度时，利用沉头孔深度计算式决定所述第二沉头孔深度；
在紧固所述第二被紧固物之前，测定配置在所述第二带沉头孔的孔的所述第二紧固部件的第二紧固部件第一平滑度；
在紧固所述第二被紧固物之后，测定配置在所述第二带沉头孔的孔的所述第二紧固部件的第二紧固部件第二平滑度；
基于所述第二紧固部件第一平滑度、所述第二紧固部件第二平滑度以及所述第二沉头孔深度更新所述沉头孔深度计算式；
基于更新的所述沉头孔深度计算式决定第三沉头孔深度；
在作为重叠的多个复合材料部件的第三被紧固物形成具有所述第三沉头孔深度的第三带沉头孔的孔；
利用配置在所述第三带沉头孔的孔的第三紧固部件紧固所述第三被紧固物。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的复合材料部件的紧固方法，其特征在于，
所述第一紧固部件具有第一平头螺栓，
所述第二紧固部件具有第二平头螺栓，
紧固所述第二被紧固物包括在所述第二平头螺栓安装螺母。
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