CN105091752A - 干涉配合铆接变形干涉量的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干涉配合铆接变形干涉量的测量方法，其中铆接件包括铆钉和通过铆钉连接的上铆接板和下铆接板，所述铆钉与所述上铆接板、所述下铆接板处于干涉配合状态，其中所述测量方法包括步骤：(1)采用线切割方式将所述铆接件沿所述铆钉的纵截面切开；(2)采用镶块机将切开的所述铆接件镶嵌在碳块中，保证所述铆钉与所述上铆接板、所述下铆接板处于干涉配合状态，所述铆接件的剖面位于碳块的表面内；(3)采用磨抛机对所述铆接件的剖面进行抛光处理；(4)利用工具显微镜或光学显微镜观测铆接变形干涉量，并计算铆接变形干涉量。

Description

干涉配合铆接变形干涉量的测量方法

技术领域

本发明涉及铆接技术领域，具体地，涉及一种干涉配合铆接变形干涉量的测量方法。

背景技术

干涉配合铆接能有效提高铆接结构疲劳寿命，在飞机制造领域应用十分广泛。干涉配合铆接过程中产生的变形干涉量是衡量铆接连接质量的重要指标。但是，铆接过程中产生的变形干涉量分布不均，且位于铆接结构内部，不易准确测量。

在2010年出版的《航空制造工程手册·飞机装配》第二版中记载了对干涉铆接变形干涉量的测量方法包括横切法和纵切法。横切法用铣刀将铆接件逐层铣切至待测位置，但是无法对铆接件进行全范围地直观观测，也难以发现铆钉与铆接板之间是否存在铆接间隙等情况；纵切法沿孔轴线将铆接板切开，取出铆钉直接测量铆钉直径，但是采用该方法时铆钉取出后存在回弹，测量结果不够准确。

另外，南京航空航天大学于2012年5月9日申请的发明专利201210143536.X中提出通过对铆接加工前后结构相关参数的测量，包括钉杆长度、钉杆直径、连接板厚度和紧固孔直径等，依据体积不变原理，计算连接孔内钉杆体积，可以计算得到铆接变形干涉量，但是相关测量参数众多，同时计算得到的变形干涉量为平均值，不利于铆接质量的检测和实际应用。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明旨在提供一种干涉配合铆接变形干涉量的测量方法，通过制作合适的铆接连接件观测试样，直接采用显微镜进行观测，实现对铆钉各处变形干涉量的精确测量。

为了实现上述目的，本发明提出一种干涉配合铆接变形干涉量的测量方法，其中铆接件包括铆钉和通过铆钉连接的上铆接板和下铆接板，所述铆钉与所述上铆接板、所述下铆接板处于干涉配合状态，所述测量方法包括步骤：

(1)采用线切割方式将所述铆接件沿所述铆钉的纵截面切开；

(2)采用镶块机将切开的所述铆接件镶嵌在碳块中，保证所述铆钉与所述上铆接板、所述下铆接板处于干涉配合状态，所述铆接件的剖面位于碳块的表面内；

(3)采用磨抛机对所述铆接件的剖面进行抛光处理；

(4)利用工具显微镜或光学显微镜观测铆接变形干涉量，并计算铆接变形干涉量。

在步骤(1)中，线切割的剖切面与所述铆钉的纵截面之间的最大距离不超过0.1mm。

在步骤(2)中，镶块的加工参数为：成型压力为90～110bar，温度为100～130℃，加热时间为8～12分钟，冷却时间为5～7分钟。

优选地，镶块的加工参数为：成型压力为100bar，温度为120℃，加热时间为10分钟，冷却时间为6分钟。

在步骤(3)中，首先采用粗粒砂纸对试样表面进行研磨，加水润滑，然后采用细粒砂纸进行精磨，采用专用润滑剂润滑。

在步骤(4)中，计算铆接变形相对干涉量，计算公式为：

Δ＝(di-d)/d×100％

其中，Δ为铆接变形相对干涉量，di为铆接后的铆钉直径，d为铆接前的铆钉孔直径。

本发明通过制作合适的铆接连接件观测试样，直接采用显微镜进行观测，实现对铆钉各处变形干涉量的精确测量。

整个过程所涉及的实验仪器简单，操作快速，既可全范围观测铆接件变形干涉情况，又能满足铆接连接件测量的精度要求，有效提高测量的灵活性，实现全范围观测，并且在提高测量精度的同时简化操作，避免了昂贵测量仪器的购置。

附图说明

本发明的其它特征以及优点将通过以下结合附图详细描述的优选实施方式更好地理解，其中：

图1示出了铆接前的铆钉和上、下铆接板的示意图；

图2示出了铆接后的铆钉和上、下铆接板的示意图；

图3示出了用于根据本发明的干涉配合铆接变形干涉量的测量方法的铆接件的示意图。

具体实施方式

在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。

如图1-2中所示，图1示出了铆接前的上铆接板1、下铆接板2和铆钉3；图2示出了铆接后的上铆接板1、下铆接板2和铆钉3，其中上铆接板1、下铆接板2和铆钉3处于干涉配合状态。

本发明是通过以下技术方案实现的，首先沿铆钉3的纵截面将铆接件切开，然后用碳粉将切开一半的铆接件进行镶块，使得铆接件的铆钉与上、下铆接板之间干涉配合状态得以固定；然后对经过镶块的铆接件进行表面处理，从而获得平整光滑的观测表面；之后，对铆接变形干涉量进行观测和测量。

铆接件的切开方式为线切割，具体的技术要求为：线切割的剖切面与铆钉的纵截面之间的最大距离小于0.1mm。

镶块的工艺对于本领域技术人员来说是已知的，所以这里不再详细描述，镶块的技术要求为：成型压力为100bar，温度120℃，加热时间为10分钟，冷却时间为6分钟。

所述的表面处理具体是指抛光或研磨，具体的技术要求为：对抛光机采用单点力控制，力的大小为5N，首先利用1200目的粗粒砂纸对试样表面进行研磨，加水润滑，然后采用细粒砂纸进行精磨，采用专用润滑剂润滑，研磨时间均为3分钟。

优选地，观测和测量是选取铆接件的上、下铆接板的接合面上方0.5mm处(位置1)和下方0.5mm处(位置2)进行铆接变形干涉量测量。

实施例1

上铆接板1、下铆接板2选取厚度为2mm的2060-T8铝锂合金板料，铆钉材料为铝合金2217-T4，铆钉型号为NAS1097AD6-6，钉杆直径为4.76mm。采用MPEC自动钻铆机进行铆接加工。铆接前的制孔按照《航空制造工程手册·飞机装配》中的干涉配合铆接要求进行。铆接过程中，采用的铆接力分别为2000daN、2600daN、3200daN和3800daN，各铆接力下铆钉的镦头高度的平均值分别为2.6mm、2.1mm、1.8mm和1.6mm。

每种铆接力下选取4个铆接试样进行变形干涉量的重复测量，首先采用线切割方式将铆接件沿铆钉的纵截面切开，铆钉与上、下铆接板仍处于干涉配合状态。

采用镶块机对切开的试样进行镶块，保证后续的抛光和观测过程中铆钉与上、下铆接板仍处于干涉配合状态，避免回弹造成测量结果的不准确，铆接件的剖面位于碳块4的表面内(即，铆接件的剖面与碳块4的表面重合)。

采用磨抛机对试样表面进行抛光处理，首先粗粒砂纸对试样表面进行研磨，加水润滑，然后采用细粒砂纸进行精磨，采用专用润滑剂润滑，从而获得平整光滑的观测表面；

利用显微镜对铆接变形干涉量进行观测，选取上、下铆接板的接合面上、下0.5mm处(位置1、位置2)进行铆接变形干涉量测量。为了便于对不同直径铆钉的干涉量进行比较，通常使用相对干涉量，计算公式为：

Δ＝(di-d)/d×100％，

式中：Δ为相对干涉量；di为铆接后的铆钉直径，mm；d为铆接前的铆钉孔直径，mm。

各试样的变形干涉量测量结果如表1所示：

表1

对铆钉变形干涉量进行全范围观测，铆接件中存在的缺陷情况如表2所示：

表2

本发明通过制作合适的铆接连接件观测试样，直接采用显微镜进行观测，实现对铆钉各处变形干涉量的精确测量。

整个过程所涉及的实验仪器简单，操作快速，既可全范围观测铆接件变形干涉情况，又能满足铆接连接件测量的精度要求，有效提高测量的灵活性，实现全范围观测，并且在提高测量精度的同时简化操作，避免了昂贵测量仪器的购置。

以上已揭示本发明的具体实施例的技术内容及技术特点，然而可以理解，在本发明的创作思想下，本领域的技术人员可以对上述公开的各种特征和未在此明确示出的特征的组合作各种变化和改进，但都属于本发明的保护范围。上述实施例的描述是示例性的而不是限制性的，本发明的保护范围由权利要求所确定。

Claims (6)

1.一种干涉配合铆接变形干涉量的测量方法，其中铆接件包括铆钉和通过铆钉连接的上铆接板和下铆接板，所述铆钉与所述上铆接板、所述下铆接板处于干涉配合状态，其特征在于，所述测量方法包括步骤：

(1)采用线切割方式将所述铆接件沿所述铆钉的纵截面切开；

(2)采用镶块机将切开的所述铆接件镶嵌在碳块中，保证所述铆钉与所述上铆接板、所述下铆接板处于干涉配合状态，所述铆接件的剖面位于碳块的表面内；

(3)采用磨抛机对所述铆接件的剖面进行抛光处理；

(4)利用工具显微镜或光学显微镜观测铆接变形干涉量，并计算铆接变形干涉量。

2.根据权利要求1所述的干涉配合铆接变形干涉量的测量方法，其特征在于，在步骤(1)中，线切割的剖切面与所述铆钉的纵截面之间的最大距离不超过0.1mm。

3.根据权利要求1所述的干涉配合铆接变形干涉量的测量方法，其特征在于，在步骤(2)中，镶块的加工参数为：成型压力为90～110bar，温度为100～130℃，加热时间为8～12分钟，冷却时间为5～7分钟。

4.根据权利要求3所述的干涉配合铆接变形干涉量的测量方法，其特征在于，在步骤(2)中，镶块的加工参数为：成型压力为100bar，温度为120℃，加热时间为10分钟，冷却时间为6分钟。

5.根据权利要求1所述的干涉配合铆接变形干涉量的测量方法，其特征在于，在步骤(3)中，首先采用粗粒砂纸对试样表面进行研磨，加水润滑，然后采用细粒砂纸进行精磨，采用专用润滑剂润滑。

6.根据权利要求1到5中任一项所述的干涉配合铆接变形干涉量的测量方法，其特征在于，在步骤(4)中，计算铆接变形相对干涉量，计算公式为：

Δ＝(di-d)/d×100％

其中，Δ为铆接变形相对干涉量，di为铆接后的铆钉直径，d为铆接前的铆钉孔直径。