CN107010243A - 一种精准控制钉头凹凸量的安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精准控制钉头凹凸量的安装方法，具体包括以下四个步骤：步骤一：通过钻模制作紧固件安装孔；步骤二：通过计算蒙皮材料的弹性变形量h，在紧固件安装孔制作时预留补偿余量深度等于变形量h；步骤三：对紧固件进行安装并通过密封胶进行罩封处理，且在5°C‑32°C，45%～65%RH的相对湿度环境下自然固化10‑14小时；步骤四：对步骤三中进行罩封固化的密封胶进行表面修平打磨处理。本发明通过对蒙皮材料的回弹量进行预先测量，在制孔和锪窝时预留补偿量，解决了现有的紧固件在紧固安装以后由于蒙皮材料回弹因素造成紧固件凹陷与蒙皮下方，出现平整度超差的问题。

Description

一种精准控制钉头凹凸量的安装方法

技术领域

本发明涉及飞机表面紧固件安装方法领域，尤其涉及飞机蒙皮与紧固件之间的平整度控制方法，具体的说，是一种精准控制钉头凹凸量的安装方法。

背景技术

当今社会无论是中国还是世界各国，节能环保，降低能耗的理念已经摄入到各个行业领域，包括发展已经非常纯熟的航空业在内。而今无论是民用航空、军用运输以及军机的制造，对于能耗的要求提出了前所未有的高标准。

据统计，以民用飞机的波音737、空客A320主力民航客机为例，飞机45%-62%的能耗均用于克服飞机在飞行时克服空气阻力，而飞机的风阻系数由飞机的表面质量、外形、尺寸、飞行高度、空气质量和湿度等因素决定。而飞机的外形尺寸是由飞机设计决定的，一旦定型量产是无法更改的，唯一可以更改和调整的就是提高飞机的表面质量，消除飞机蒙皮与蒙皮紧固件之间的高度差，从而减小风阻，降低飞机能耗。

对于军机而言，风阻过大不仅会更大能耗，更大的弊端是严重影响飞机的加速性能和机动性能，降低飞机的巡航速度等。现有的航空制造业虽已非常纯熟，但对于飞机表面质量的控制依然存在一些有待提高的空间。由于一架普通的飞机的蒙皮紧固件均是数以万计，因此，由此带来的影响是非常巨大的。

现有的飞机蒙皮紧固80%-83%均采用铆接方式固定连接，其余部分通常采用抽钉、螺栓等方式连接，且连接件均采用沉头，以保证与飞机蒙皮的齐整度。现有技术中，若检查到超差的铆钉，即平整度超过预设公差要求通常都用钻头将其钻掉，重新铆接，由于在钻取铆钉的过程中极易出现歪斜，将蒙皮钻伤，造成铆钉孔破坏，甚至孔径超差，因此，在实际制造的过程中，拆除铆钉的操作非常谨慎，通常不会轻易拆除。为了避免上述问题的出现，控制紧固将平整度的操作方法显得甚为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精准控制钉头凹凸量的安装方法，用于解决背景技术中所述的，现有飞机蒙皮紧固件与蒙皮容易出现超差，即钉头高于蒙皮或者低于蒙皮的偏差量超过制造工艺规范要求。

本发明通过下述技术方案实现：

一种精准控制钉头凹凸量的安装方法，用于提高大曲率飞机蒙皮上的紧固件与蒙皮平整度，具体包括以下四个步骤：

步骤一：通过钻模制作紧固件安装孔，提高孔的垂直度；所述钻模为形状、曲率与被加工蒙皮曲率相同的铝合金模型且所述钻模上在蒙皮需要制孔位置预设有加工导向孔，所述加工导向孔的轴向垂直于曲率蒙皮表面；

步骤二：通过计算蒙皮材料的弹性变形量h，在紧固件安装孔制作时预留补偿余量深度等于变形量h；

步骤三：对紧固件进行安装并通过密封胶进行罩封处理，且在5°C-32°C，45%～65%RH的相对湿度环境下自然固化10-14小时；

步骤四：对步骤三中进行罩封固化的密封胶进行表面修平打磨处理。在进行修平打磨处理时，优选采用洗钉枪进行修平，且洗钉枪枪头与蒙皮之间的最大间隙调整在0.05-0.1毫米之间。

优选地，步骤一中所述钻模为一体成型的铝合金模型，且最低厚度大于4毫米，所述加工导向孔内设置有钻套，所述钻套的轴向长度为8-12毫米，钻套的内壁上设置有耐磨层。

优选地，所述耐磨层以择一的方式采用以下材料，GCr15、GCr15SiMn、ZGCr15和ZGCr15SiMn。

优选地，步骤三中所述紧固件安装具体包括：

3.1利用与紧固件匹配的锪窝钻对步骤一中制作的安装孔进行锪窝处理，锪窝深度H等于紧固件钉头厚度h₀-变形量h，表示为H= h₀-h；

3.2利用倒角器对安装孔与窝相交处的棱角进行倒角处理，倒角器的倾角为30°-35°；

3.3利用棉签将解冻的密封胶均匀的涂抹在安装孔和窝内；

3.4利用保护胶带将紧固件钉头一端进行全覆盖粘接在蒙皮上，并利用丁酮试剂将白布浸湿后将所述紧固件伸出蒙皮的一端上多余的密封胶进行擦拭清洁，并自然风干5分钟以上；

3.5对紧固件进行紧固连接。

优选地，所述紧固件为平头铆钉或平头抽钉。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明通过对蒙皮材料的回弹量进行预先测量，在制孔和锪窝时预留补偿量，解决了现有的紧固件在紧固安装以后由于蒙皮材料回弹因素造成紧固件凹陷与蒙皮下方，出现平整度超差的问题。

（2）本发明通过对凹陷超差的紧固件钉头进行罩封处理，并在固化以后用洗钉枪进行修平，用固化的密封胶对凹陷部位进行填充，避免了对紧固件进行破坏性拆除造成蒙皮安装孔超差甚至报废的问题。

附图说明

图1为紧固件与蒙皮的非垂直安装示意图；

图2为钻模结构示意图；

图3为紧固件放入安装孔的自然状态示意图；

图4为紧固件完成紧固安装的状态示意图；

图5为紧固件罩封示意图；

图6为将多余的罩封密封胶清除后的结构示意图；

其中1-平头铆钉；2-蒙皮；3-隔框；4-钻模；5-加工导向孔；6-密封胶。

具体实施方式

下面结合本发明的优选实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

本实施例中所述紧固件为铆钉，值得说明的是，由于飞机蒙皮上不允许无任何用途的凸起构件和凹陷部位，需要做到平整，且平整度具有相应的公差要求，因此，在本发明中所述的所有实施例的铆钉均为平头结构，在后续的结构、原理及方法步骤的说明和阐述过程中，将不再赘述。

结合附图1-6所示，一种精准控制钉头凹凸量的安装方法，用于提高大曲率飞机蒙皮2上的铆钉1与蒙皮2平整度，具体包括以下四个步骤：

步骤一：通过钻模4制作铆钉1安装孔，提高孔的垂直度；所述钻模4为形状、曲率与被加工蒙皮2曲率相同的铝合金模型且所述钻模4上在蒙皮2需要制孔位置预设有加工导向孔5，所述加工导向孔5的轴向垂直于曲率蒙皮2表面。

如图1所示，若不匹配专用的钻模4，采用普通的钻套，在应用于大曲率蒙皮时，由于没有足够的平面面积支撑传统钻套的支脚，导致钻套也无法保证钻头与蒙皮的绝对垂直，导致制作的安装孔的轴向垂直度存在偏斜，其偏斜角度为a，由于铆钉1钉头为平整设置的标准件，在安装孔存在a角度的偏斜时，则铆钉1钉头一侧则与蒙皮2之间会存在一个δ的高度差，这个δ的高度差则是造成平整度超差的根本原因。为了消除高度差δ，最好的方式不是将高出部分打磨掉，因为那样会改变铆钉1钉头的结构，降低铆钉1钉头的抗拉强度。

采用专用的钻模4能够与蒙皮2表面实现完全贴合，并利用预设在加工导向孔5能够引导钻头对蒙皮2进行垂直进给，保证安装孔制作的垂直度始终处于规定加工工艺范围以内，杜绝超差问题的发生。

步骤二：通过计算蒙皮2材料的弹性变形量h，在紧固件安装孔制作时预留补偿余量深度等于变形量h；

步骤三：对紧固件进行安装并通过密封胶6进行罩封处理，且在5°C，45%RH的相对湿度环境下自然固化14小时；密封胶6通常在2°C以上与空气接触8小时即可达到固化硬度，低于0°C则不会出现固化现象，而会因温度过低出现冷冻，虽然密封胶的性质、性状不会发生改变，但无法发生固化反应，起不到密封的效果。

步骤四：对步骤三中进行罩封固化的密封胶6进行表面修平打磨处理。

将罩封的密封胶6进行表面修平打磨处理的目的在于时密封胶6将铆钉1存在的与蒙皮2凹陷超差的部分进行填充，使其处于同一平面，保证平整度，这样避免了将铆钉1拆除伤及蒙皮2，造成安装孔超差的质量事故。

进一步地，本实施例还提供另一密封环境，对紧固件进行安装并通过密封胶6进行罩封处理，且在32°C，65%RH的相对湿度环境下自然固化10小时；由于温度环境变化比较大，试验证明，在固化时间4.5-5小时的时候，密封胶6就已经完全达到固化硬度，可以进行后续的修平打磨处理了。

实施例2：

为了跟进一步的提高本发明的耐用性和制孔的垂直精度，在实施例1的基础上优选地，将步骤一中所述钻模4设置为一体成型的铝合金模型，优选采用数控加工或者模具铸造，采用模具铸造的则进行表面抛光处理，以降低表面粗糙度，在使用过程中保护蒙皮的表面质量。为了保证钻模4的精确性和有效的强度，钻模4的最低厚度大于4毫米，所述加工导向孔5内设置有钻套，所述钻套的轴向长度为8毫米，钻套的内壁上设置有耐磨层。

优选地，所述耐磨层以择一的方式采用以下材料，GCr15、GCr15SiMn、ZGCr15和ZGCr15SiMn。由于在对蒙皮进行制孔时，采用的钻头为麻花钻，麻花钻的侧壁依然存在刃口，会对钻套产生一定的磨损级切削，长期使用会使钻套的孔径变大，造成超差，因此将钻套内设置耐磨层，能够有效的防止钻头与钻套的非正常切削磨损，是钻套的使用寿命更长，精度更高。

实施例3：

在实施例1或者实施例2的基础上，为了跟进一步的明确紧固件的安装步骤，具体地，步骤三中所述紧固件安装具体包括：

3.1利用与紧固件匹配的锪窝钻对步骤一中制作的安装孔进行锪窝处理，锪窝深度H等于紧固件钉头厚度h₀-变形量h，表示为H= h₀-h；

3.2利用倒角器对安装孔与窝相交处的棱角进行倒角处理，倒角器的倾角为30°-35°；

3.3利用棉签将解冻的密封胶6均匀的涂抹在安装孔和窝内；

3.4利用保护胶带将紧固件钉头一端进行全覆盖粘接在蒙皮2上，并利用丁酮试剂将白布浸湿后将所述紧固件伸出蒙皮2的一端上多余的密封胶6进行擦拭清洁，并自然风干5分钟以上；

3.5对紧固件进行紧固连接。

实施例4：

本实施例是将上述任意实施例中的铆钉1更换为抽钉。其他工作原理即操作方法均相同，区别在于抽钉与铆钉1的安装方式不同，抽钉的安装方式更为简单，利用专用的抽钉枪对抽钉进行拉拔，将紧固环固定夹持在抽钉上实现紧固，但由于抽钉枪拉拔的力量非常巨大，通常可以达到300Kg以上，因此，在强大的拉拔力作用下，抽钉钉头会出现凹陷在蒙皮下方0.2-0.5毫米的情况，利用本发明的密封胶罩封则可以完全消除上述凹陷问题。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种精准控制钉头凹凸量的安装方法，用于提高大曲率飞机蒙皮（2）上的紧固件与蒙皮（2）平整度，其特征在于，具体包括以下四个步骤：

步骤一：通过钻模（4）制作紧固件安装孔，提高孔的垂直度；所述钻模（4）为形状、曲率与被加工蒙皮（2）曲率相同的铝合金模型且所述钻模（4）上在蒙皮（2）需要制孔位置预设有加工导向孔（5），所述加工导向孔（5）的轴向垂直于曲率蒙皮（2）表面；

步骤二：通过计算蒙皮（2）材料的弹性变形量h，在紧固件安装孔制作时预留补偿余量深度等于变形量h；

步骤三：对紧固件进行安装并通过密封胶（6）进行罩封处理，且在5°C-32°C，45%～65%RH的相对湿度环境下自然固化10-14小时；

步骤四：对步骤三中进行罩封固化的密封胶（6）进行表面修平打磨处理。

2.根据权利要求1所述的一种精准控制钉头凹凸量的安装方法，其特征在于：步骤一中所述钻模（4）为一体成型的铝合金模型，且最低厚度大于4毫米，所述加工导向孔（5）内设置有钻套，所述钻套的轴向长度为8-12毫米，钻套的内壁上设置有耐磨层。

3.根据权利要求2所述的一种精准控制钉头凹凸量的安装方法，其特征在于：所述耐磨层以择一的方式采用以下材料，GCr15、GCr15SiMn、ZGCr15和ZGCr15SiMn。

4.根据权利要求1所述的一种精准控制钉头凹凸量的安装方法，其特征在于：步骤三中所述紧固件安装具体包括：

3.1利用与紧固件匹配的锪窝钻对步骤一中制作的安装孔进行锪窝处理，锪窝深度H等于紧固件钉头厚度h₀-变形量h，表示为H= h₀-h；

3.2利用倒角器对安装孔与窝相交处的棱角进行倒角处理，倒角器的倾角为30°-35°；

3.3利用棉签将解冻的密封胶（6）均匀的涂抹在安装孔和窝内；

3.4利用保护胶带将紧固件钉头一端进行全覆盖粘接在蒙皮（2）上，并利用丁酮试剂将白布浸湿后将所述紧固件伸出蒙皮（2）的一端上多余的密封胶（6）进行擦拭清洁，并自然风干5分钟以上；

3.5对紧固件进行紧固连接。

5.根据权利要求4所述的一种精准控制钉头凹凸量的安装方法，其特征在于：所述紧固件为平头铆钉（1）或平头抽钉。