CN107178548B - 单边紧固件组件及其安装方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及单边紧固件组件及其安装方法和系统。一种用于耦接组件层叠的单边紧固件组件包括套筒，该套筒包含外部圆柱形表面和关于外部表面以第一角取向的内部锥形表面。内部锥形表面限定延伸穿过套筒的开口。紧固件组件还包括沿轴线延伸并被配置为嵌入到开口中的核心。核心包括关于轴线以第二角取向的外部锥形表面，外锥形表面被配置为与套筒内部锥形表面接合，使得核心嵌入到套筒中导致套筒的径向膨胀，从而生成与组件层叠的过盈配合以完成单边紧固件组件的安装。
Description
技术领域
本公开的领域总体涉及两个或更多个机械部件之间的耦接，并且更具体地涉及单边紧固件组件及其安装方法。
背景技术
至少一些已知的紧固系统要求从打算将紧固件保持在一起的组件的两侧操纵紧固件。在一些这种系统中，人类操作员位于组件的每一侧上并且操纵紧固件的相应部分以将其安装到组件上。然而，这种系统可以引发较高的劳动成本并且经常引入人体工程学问题。在其他这种系统中，机器人位于组件的两侧上，用于紧固件安装。然而，这种机器人可以增加复杂性并且需要资本投资。
至少一些已知的紧固系统将单边紧固件安装到组件上。然而，这种已知的系统使用包括在组件的背面上的大球状物的紧固件。这种球状物仅提供较小的机械益处并且给组件增加相对大量的重量。另外，已知的紧固系统难以满足空气动力学目的授予的齐平(flushness)要求。此外，至少一些已知的紧固件设计复杂，因此使得紧固件制造和安装昂贵。
发明内容
在一个方面，提供用于耦接组件层叠的单边紧固件组件。紧固件组件包括套筒，该套筒包含外部圆柱形表面和关于外部表面以第一角取向的内部锥形表面。内部锥形表面限定延伸穿过套筒的开口。紧固件组件还包括沿轴线延伸并且被配置为嵌入到开口中的核心。核心包括关于轴线以第二角取向的外部锥形表面，该外部锥形表面被配置为与套筒内部锥形表面接合，使得核心嵌入到套筒中导致套筒的径向膨胀，从而生成与组件层叠的过盈配合以完成单边紧固件组件的安装。
在另一方面，提供将单边紧固件组件安装到组件层叠中的方法。该方法包括将单边紧固件组件的核心部分地嵌入到限定在单边紧固件组件的套筒中的开口中。套筒的内部锥形表面被配置为引导核心的相应外部锥形表面。该方法还包括定位组件层叠中单边紧固件组件将被安装的位置以及在该位置处钻出穿过组件层叠的孔。然后，部分组装的单边紧固件组件的套筒嵌入到孔中。该方法还包括向核心施加轴向力以驱动核心进入套筒开口，使得套筒生成与组件层叠的过盈配合以完成单边紧固件组件的安装。
在又一方面，提供用于将紧固件组件安装到组件层叠上的紧固件安装系统。该系统包括具有套筒的至少一个紧固件组件，该套筒包括外部圆柱形表面以及限定延伸穿过套筒的开口的内部锥形表面。紧固件组件还包括沿轴线延伸并且被配置为嵌入到开口中的核心。核心包括被配置为与套筒的内部锥形表面接合的外部锥形表面。该系统还包括被配置为将至少一个紧固件组件嵌入到限定在组件层叠中的孔中的末端效应器以及耦接到末端效应器的紧固件驱动器。紧固件驱动器被配置为向核心施加轴向力以完成至少一个紧固件组件的安装。
已经讨论的特征、功能以及优点可以在各个实施例中独立地实现或者还可以与其他实施例结合实现，通过参考以下具体实施方式和附图，可以看到实施例的进一步细节。
附图说明
图1是包括套筒和核心的部分组装的示例性紧固件组件的透视图。
图2是部分嵌入到组件层叠中的紧固件组件的横截面视图。
图3是紧固件组件在完成到组件层叠的安装之后的横截面视图。
图4是图示说明位于组件层叠上的钻孔方位的示例性紧固件安装系统的示意图。
图5是图示说明钻出穿过组件层叠的孔的图4的紧固件安装系统的示意图。
图6是图示说明用于将紧固件组件嵌入到孔中的图8的紧固件安装系统的紧固件冒口的示意图。
图7是图示说明用于驱动紧固件组件进入孔中的图8的紧固件安装系统的紧固件驱动器的示意图。
图8是图示说明利用描述的实施例将单边紧固件组件安装到组件层叠中的方法的流程图。
图9是飞行器生产和维护方法的流程图。
图10是飞行器的框图。
具体实施方式
本文描述的实施例有助于将单边紧固件组件安装到组件层叠中。紧固件组件包括套筒以及部分预安装并且嵌入到在组件层叠中钻出的埋头孔中的核心。在嵌入之后，机器人或技术员驱动核心进入套筒，从而导致套筒径向膨胀进入孔。驱动核心直到套筒的前表面和核心的前表面与组件层叠的前表面大体齐平。因此，当驱动核心时，核心径向向外推动套筒的内部部分以生成与组件层叠的过盈配合并且在组件层叠的内部表面上形成球状物以便有助于紧固件组件保持在结构中。
如本文中所描述的，紧固件安装系统导致紧固件组件的套筒的内部孔膨胀以生成与组件层叠的过盈配合。这种孔膨胀对于疲劳相关的接头是至关重要的并且由锥形几何结构以及对核心(具有较高切变强度和较低延展性的材料)和套筒(具有较低切变强度和较高延展性的材料)的材料选择来实现。此外，由于对每个核心施加相似的轴向力，使得核心在每次安装紧固件组件时被推到相同的位置，所以本文描述的紧固件安装系统允许加强的齐平控制。
图1是包括套筒302和核心304的部分组装的单边紧固件组件300的透视图。图2是沿轴线301部分地嵌入到组件层叠400中的紧固件组件300的横截面视图，组件层叠400包括具有前表面404的前层402和具有后表面408的后层406。图3是紧固件组件300在完成到限定在组件层叠400的表面404和408之间的开口410中的安装之后的横截面视图。尽管组件层叠400被示出为仅包括两个层402和406，但是根据需要组件层叠400包括任意数量的层。
在示例性实施例中，套筒302包括具有第一末端表面308的第一末端306以及具有第二末端表面312的相对的第二末端310。末端表面308和312限定其间的套筒长度L1。套筒302的第一末端306包括从第一末端表面308朝向第二末端表面312延伸的头部部分314。在示例性实施方式中，头部部分314的大小被设计以符合在形成于组件层叠400的前层402的前表面404的埋头孔412中。更具体地，头部部分314的尺寸和形状被相应地设计以符合在埋头孔412中，使得当紧固件组件300被安装在组件层叠400中时，第一末端表面308和前表面404大体相互齐平(如图2和图3所示)。
在示例性实施方式中，套筒302还包括从头部部分314向第二末端表面312延伸的外部圆柱形表面316以及从第一末端表面308朝向第二末端表面312延伸的内部锥形表面318。内部锥形表面318至少部分地限定延伸穿过套筒302的开口320。内部锥形表面318关于轴线301以在大约0.0度到大约10.0度的范围内的第一角α取向。更具体地，内部锥形表面318以在大约0.0度到大约5.0度的范围内的第一角α取向。更具体地，内部锥形表面318关于轴线301以在大约0.0度到大约2.0度的范围内的第一角α取向。在示例性实施方式中，套筒302还包括在第二末端310处的第二内部锥形表面322。如下面进一步详细描述的，第二锥形表面322关于轴线301以大于第一角α的第二角β取向，使得随着核心304被嵌入到开口320中，核心304接触第二锥形表面322并且导致套筒第二末端310的一部分径向向外膨胀。在一种实施方式中，第二锥形表面322与第一末端表面308大体平行。替代地，第一内部锥形表面318从第一末端表面308延伸到第二末端表面312，使得内部锥形表面318为套筒302的总长度L1限定恒定的锥角α。在这种配置中，套筒302不包括第二锥形表面322，但是核心304仍然径向向外膨胀套筒第二末端310的一部分。
如下面所描述的，这种径向膨胀有助于将紧固件组件300锁定在开口410中，并且将层402和406耦接在一起。更具体地，在套筒第二末端表面312延伸超过后层后表面408的实施方式中，这种径向膨胀有助于当紧固件组件300的安装完成时在后表面408上形成球状物。然而，在一些实施方式中，第二套筒末端表面312与后表面408大体齐平，使得没有球状物形成。
在示例性实施方式中，核心304包括第一末端表面324、相对的第二末端表面326以及具有延伸在其间的长度L2的外部锥形表面328。在示例性实施方式中，核心长度L2小于或大体近似于套筒长度L1，使得当紧固件组件300安装到组件层叠400时，第一末端表面308和324以及第二末端表面312和326分别大体相互齐平(如图3所示)。因此，当紧固件组件300安装到组件层叠400中时，核心304的末端表面324以及组件层叠前层402的前表面404也大体相互齐平(如图3所示)。替代地，核心长度L2比套筒长度L1长。
如本文所描述的，核心304的尺寸和形状被设计以便嵌入到套筒开口320中以完成紧固件组件300的安装以及将层402和404耦接在一起。更具体地，外部锥形表面328关于轴线301以第二角γ取向，第二角γ大体近似于或稍微大于内部锥形表面318的角α。例如，外部锥形表面328也关于轴线301以在大约0.0度到大约10.0度的范围内的角γ取向，使得锥形表面318和324互补。更具体地，外部锥形表面328以在大约0.0度到大约5.0度的范围内的第二角γ取向。更具体地，外部锥形表面328也关于轴线301以在大约1.0度到大约2.0度的范围内的第二角γ取向。
在示例性实施方式中，核心304包括沿外部锥形表面328的保持特征件330。保持特征件330接合套筒302的内部锥形表面318，使得当紧固件组件300的安装完成时，限制核心304相对于套筒302运动。在一些实施方式中，套筒302包括形成在接合核心的保持特征件330的内部锥形表面318中的互补的保持特征件(未示出)。在示例性实施方式中，保持特征件330包括从外部锥形表面328径向向外延伸的多个圆周突出物。替代地，保持特征件330包括一旦紧固件组件300的安装完成有助于限制核心304关于套筒302的运动的任意特征件。
此外，在示例性实施方式中，套筒302和核心304中至少一个包括涂层332。更具体地，涂层332被应用到内部锥形表面318和外部锥形表面328中的至少一个。在一种实施方式中，涂层332包括保护套筒302和核心304不受腐蚀的阳极氧化层。在另一种实施方式中，涂层332包括用于限制核心304关于套筒302的运动的粘合剂。例如，内部锥形表面318包括第一粘合剂部分并且外部锥形表面328包括第二粘合剂部分，在接触的情况下，第二粘合剂部分与第一粘合剂部分反应以便将套筒302和核心304结合在一起。在另一种实施方式中，涂层332包括应用到内部锥形表面318和外部锥形表面328中的至少一个的润滑剂，润滑剂降低内部锥形表面318和外部锥形表面328之间的摩擦并且有助于核心304嵌入到套筒302中。
在示例性实施方式中，套筒302由第一材料形成并且核心304由不同于第一材料的第二材料形成。套筒302由铝、钛、塑料或不锈钢中的任意一种形成。更具体地，套筒302由下面列出的材料中的任意一种形成：
| 材料 | 切变强度(KSI) | 延展性(2英寸内的伸长百分比) |
| 1100铝 | 11 | 20 |
| 2017-T4铝 | 38 | 22 |
| 2117-T4铝 | 28 | 27 |
| 2024-T4铝 | 41 | 19 |
| 3003铝 | 11 | 40 |
| 5052铝 | 18 | 30 |
| CP-Ti钛 | 55.1 | 28 |
表1
替代地，如本文描述的，套筒302由有助于紧固件组件300的操作的任意材料形成。在示例性实施方式中，套筒302由第一材料形成，第一材料包括在大约10千磅每平方英寸(KSI)到大约60KSI的范围内的切变强度。此外，套筒302由第一材料形成，第一材料包括在大约15％的伸长率到大约50％的伸长率的范围内的延展性。
此外，核心304由不同于形成套筒302的第一材料的铝、钛、塑料以及不锈钢中的任意一种形成。更具体地，核心304由下面列出的材料中的任意一种形成：
表2
替代地，如本文描述的，核心304由有助于紧固件组件300的操作的任意材料形成。在示例性实施方式中，核心304由第二材料形成，第二材料包括在大约40KSI到大约90KSI的范围内的切变强度。此外，核心304由第二材料形成，第二材料包括在大约8％的伸长率到大约20％的伸长率的范围内的延展性。因此，套筒302的第一材料比核心304的第二材料相对柔软，因此使套筒302能够径向膨胀以接收核心304，如下面描述的。
在示例性实施方式中，如图2所示，在完成将紧固件组件300安装到组件层叠400中之前，套筒302的开口320包括邻近第一套筒末端306的直径D1和邻近第二套筒末端310的直径D2。类似地，外部圆柱形表面316限定稍微小于组件层叠开口410的恒定直径D4的恒定直径D3，以便在紧固件组件300安装完成之前将套筒302嵌入到开口410中。此外，在紧固件组件300安装完成之前，核心304包括邻近第一末端表面324的直径D5，直径D5稍微大于在第一末端306处的套筒开口320的直径D1。类似地，核心304包括邻近第二末端表面326的直径D6，直径D6稍微大于在第二末端310处的套筒开口320的第二直径D2。
在安装期间，如图3所示，轴向力被施加到核心末端表面324以便驱动核心304进入套筒开口320。由于套筒302和核心304之间的材料差异，较硬的材料核心304有助于径向膨胀较软的材料套筒302，使得紧固件组件300向开口410施加圧缩力并且以过盈配合耦接到组件层叠400。因此，在紧固件组件300的安装完成之后，邻近第一套筒末端306的套筒302的开口320包括大体等于在末端表面324处的核心304的直径D5的直径。更具体地，开口320的预组装直径D1被核心304扩大，使得在安装之后，开口320的直径D1现在大体等于直径D5。类似地，在紧固件组件300的安装完成之后，邻近第二套筒末端310的套筒302的开口320包括大体等于核心304的直径D6的直径D6。因此，核心304导致套筒的径向膨胀，使得每个的直径在相应的轴向方位处大体相等。
此外，在紧固件组件300延伸超出组件层叠400的后表面410的实施例中，核心304嵌入到套筒302导致套筒302膨胀至大于开口410的直径D4的直径D7，使得套筒302的一部分与后表面408重叠。因此，套筒302形成有助于将紧固件组件300耦接到组件层叠400的球状物334，以便将层404和406束缚在一起。此外，如图2和图3所示，套筒302和核心304都不包括螺纹部分或可从后表面408接近的其他保持或耦接特征件。如本文所描述的，紧固件组件300仅是安装在组件层叠400的同一侧并且从组件层叠400的同一侧驱动的单边紧固件，而不需要从后表面408操纵或接近紧固件组件。
现在转向图4-图7，进一步描述用于将紧固件组件300耦接到组件层叠400的过程。如上面提到的，紧固件组件300(图4中未示出)用于在前层402和后层406之间提供附接。在示例性实施方式中，紧固件安装系统500(包括紧固件组件300)用于完成安装。系统500包括末端效应器502以及耦接到末端效应器502的料斗504，料斗504被配置为存储多个紧固件组件300。如图4所示，末端效应器502(例如使用至少部分位于末端效应器502的视觉系统)定位代表组件层叠400中单边紧固件组件将被安装的位置的参考点。在一些实施方式、实施例中，紧固件安装系统500操作以将前层404和后层406压在一起并且被编程以移动到关于参考点参考的钻孔方位。
如图5所示，紧固件安装系统500朝向前层404和后层406延伸末端效应器模块502以合并钻头506并且开始经由钻头506钻孔410。此外，紧固件安装系统500还被操作以形成埋头孔412，使得在紧固件组件300安装完成的情况下，套筒302和核心304的末端表面308和324分别与组件层叠400的前表面404大体齐平。
图6图示说明紧固件安装系统500的钻头506从孔410中被移除并且由紧固件冒口508代替以便将紧固件组件300嵌入到孔410中。在一种实施方式中，在紧固件组件300被存储到料斗504之前，部分地预组装紧固件组件300，其中核心304被部分嵌入到套筒302(如图4所示)。因此，紧固件冒口508接合套筒302和核心304中的一个并将整个紧固件组件300嵌入到开口410中。在其他实施方式中，紧固件冒口508或紧固件安装系统500的另一个部件将核心304部分地嵌入到套筒302中。更具体地，紧固件系统500将核心304嵌入到套筒302中，并且将部分组装的紧固件组件300存储在料斗504中。替代地，料斗504包括分别存储套筒302、核心304以及部分组装的紧固件组件300的分隔器(未示出)。
图7图示说明紧固件安装系统500的紧固件冒口508从末端效应器502移除并且由紧固件驱动头510代替以便驱动紧固件组件300进入孔410。替代地，紧固件冒口508还操作为驱动器并且驱动紧固件组件300进入孔410以便完成紧固件组件300的安装。在示例性实施方式中，紧固件驱动头510向核心304的末端表面324施加轴向力并且沿轴301驱动核心304进入套筒开口320以便完成单边紧固件组件300的安装。更具体地，紧固件驱动头510施加轴向力，直到套筒302的第一末端表面308与组件层叠400的前表面404大体齐平并且直到核心304的第一末端表面324与套筒302的第一末端表面308以及组件层叠400的前表面404大体齐平。在一些实施方式中，紧固件驱动头510施加轴向力，直到套筒302的第一末端表面308被推动超过(向内的)组件层叠400的前表面404并且直到核心304的第一末端表面324被推动超过(向内的)套筒302的第一末端表面308和组件层叠400的前表面404中的至少一个。在一些实施方式中，紧固件驱动头510施加轴向力，直到核心304的第二末端表面326与套筒302的第二末端表面312大体齐平。在所有的实施方式中，紧固件驱动头510向核心304施加轴向力，使得核心304接合套筒302并且导致套筒302的至少一部分径向膨胀以便提供紧固件组件300和组件层叠400之间的过盈配合。
图8是图示说明用于使用紧固件安装系统500将紧固件组件300安装到组件层叠400的上述方法600的流程图。方法600包括将单边紧固件组件300的核心304部分地嵌入602到限定在单边紧固件组件300的套筒302中的开口410中。套筒302的内部锥形表面318将核心304的相应外部锥形表面328轴向地引导进入套筒开口320。
方法600还包括定位604组件层叠400中单边紧固件组件300将被安装的位置并且在该位置处钻出606穿过组件层叠400的孔410。如上所述，孔410被钻埋头孔到规定深度，使得当紧固件组件300被安装时，至少组件层叠前表面400与套筒末端表面308大体齐平。
方法600进一步包括将部分组装的单边紧固件组件300的套筒302嵌入608到孔410中并且向核心304施加610轴向力以驱动核心304进入套筒开口320，以便完成单边紧固件组件300的安装。在示例性实施方式中，紧固件安装系统500的紧固件驱动头510向核心304施加610轴向力，直到套筒302的第一末端表面308与组件层叠400的前表面404大体齐平并且直到核心304的第一末端表面324与套筒302的第一末端表面308以及组件层叠400的前表面404大体齐平。在一些实施方式中，紧固件驱动头510施加610轴向力，直到核心304的第二末端表面326与套筒302的第二末端表面312大体齐平。
在替代实施方式中，冲击枪用于施加需要的轴向力以便驱动紧固件组件300进入组件层叠400。更具体地，冲击枪利用重复冲击核心304以便驱动核心304进入套筒302，并且因此驱动紧固件组件300进入组件层叠400。在所有实施方式中，到核心304的轴向力使得核心304接合套筒302并且导致套筒302的至少一部分径向膨胀以提供紧固件组件300和组件层叠400之间的过盈配合。
此外，嵌入602、定位604、钻出606、嵌入608以及施加610中的每个步骤从组件层叠400的同一侧被执行。更具体地，方法600中的每个步骤从组件层叠400的同一侧(前表面404)被执行，而不从组件层叠400的后表面408操纵或接近紧固件组件300。
更特别地，参考附图，本公开的实施例可以描述在图9所示的飞行器制造和维护方法100以及图10中所示的飞行器200的环境中。在预生产期间，飞行器制造和维护方法100可以包括飞行器200的规格和设计102以及材料采购104。
在生产期间，进行飞行器200的部件和子组件制造106以及系统集成108。此后，飞行器200可以经过认证和交付100以便投入使用112。当客户投入使用时，飞行器200进行日常维修和维护114(这可以包括修改、重新配置、翻新等)。
飞行器制造和维护方法100的过程中的每一个可以通过系统集成商、第三方和/或操作员(例如，顾客)执行或实施。出于本描述的目的，系统集成商可以包括(不限于)任意数量的飞行器制造商以及主系统转包商；第三方可以包括，例如(不限于)任意数量的销售商、转包商以及供应商；并且操作员可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务机构等。
如图10所示，通过飞行器制造和维护方法100生产的飞行器200可以包括机身202以及多个系统204和内部206。系统204的示例包括推进系统208、电气系统210、液压系统212和环境系统214中的一个或多个。任意数量的其他系统可以包括在该示例中。尽管示出了航空航天示例，但是本公开的原理可以应用到其他行业，诸如汽车行业。
本文呈现的装置和方法可以在飞行器制造和维护方法100的阶段中的任意一个或多个期间被采用。例如(不限于)，对应于部件和子组件制造106的部件和子组件可以以类似于当飞行器200投入使用时生产的部件或子组件的方式被制作或制造。
另外，一个或多个装置实施例、方法实施例或其组合可以在部件和子组件制造106和系统集成108期间使用，例如(不限于)，通过充分加快飞行器200的组装或降低飞行器200的成本。类似地，当飞行器200投入使用时，可以使用装置实施例、方法实施例或其组合中的一个或多个，例如(不限于)，维修和维护114可以用于在系统集成108和/或维修和维护114期间以确定零件是否可以相互连接和/或匹配。
不同有利的实施例的描述被呈现以便说明和描述的目的，并且不旨在详尽或限制所公开的形式中的实施例。多种修改和变化对于本领域技术人员将是显而易见的。另外，不同有利的实施例可以提供与其他有利的实施例不同的优点。挑选的一个或多个实施例被选择和描述，以便最好地解释实施例的原理、实际应用，并且使本领域其他技术人员能够理解本公开对于具有各种修改的各种实施例适用于预期的特殊用途。
本文描述的实施例有助于将单边紧固件组件安装到组件层叠中。紧固件组件包括套筒以及部分预组装的并且嵌入到在组件层叠中钻出的埋头孔中的核心。在嵌入之后，机器人或技术员驱动核心进入套筒，从而导致套筒径向膨胀到孔中。核心被驱动直到套筒的前表面和核心的前表面与组件层叠的前表面大体齐平。
因此，当核心被驱动时，核心推动套筒径向向外膨胀并且生成与组件层叠的内部表面的过盈配合以便将紧固件组件保持在结构中。在一些实施例中，套筒的内部部分径向向外膨胀以形成组件层叠的内部表面上的球状物。
如本文描述的，紧固件安装系统导致紧固件组件的套筒膨胀以生成与组件层叠的过盈配合。这种孔膨胀对于疲劳相关的接头是至关重要的并且由锥形几何结构以及对核心(具有较高切变强度和较低延展性的材料)和套筒(具有较低切变强度和较高延展性的材料)的材料选择来实现。此外，由于对每个核心施加相似的轴向力使得在每次安装紧固件组件时核心被推到相同的位置，本文描述的紧固件安装系统允许加强的齐平控制。
尽管本发明的各种实施例的具体特征可以在一些附图中而不在其他附图中示出，但是这仅是为了方便。根据本发明的原理，附图的任意特征可以在与任意其他附图的任意特征的组合中被参考和/或要求。
另外，本公开包含根据以下条款的实施例：
条款1.一种用于耦接组件层叠的单边紧固件组件，所述紧固件组件包含：套筒，其包含外部圆柱形表面和关于所述外部表面以第一角取向的内部锥形表面，所述内部锥形表面限定延伸穿过所述套筒的开口；以及核心，其沿轴线延伸并且被配置为嵌入到开口中，所述核心包含关于所述轴线以第二角取向的外部锥形表面，外部锥形表面被配置为接合所述套筒内部锥形表面，使得所述核心嵌入到所述套筒中导致所述套筒的径向膨胀，从而生成与组件层叠的过盈配合。
条款2.根据条款1所述的紧固件组件，其中所述套筒由第一材料形成并且所述核心由不同于所述第一材料的第二材料形成。
条款3.根据条款2所述的紧固件组件，其中第一材料包括在大约15千磅每平方英寸(KSI)到大约50KSI的范围内的切变强度，并且其中第二材料包括在大约8KSI到大约20KSI的范围内的切变强度。
条款4.根据条款1所述的紧固件组件，其中所述内部锥形表面和所述外部锥形表面中的至少一个包括涂层。
条款5.根据条款1所述的紧固件组件，其中所述第一角大体近似于所述第二角。
条款6.根据条款1所述的紧固件组件，其中所述套筒包括头部，所述头部被配置为嵌入到形成在层叠的前表面中的埋头孔中，使得所述头部的末端表面被配置为在组装时与层叠的前表面大体齐平。
条款7.根据条款6所述的紧固件组件，其中所述核心包含被配置为在组装时与所述套筒头部末端表面和叠层的前表面大体齐平的末端表面。
条款8.根据条款1所述的紧固件组件，其中所述套筒限定第一长度并且所述核心限定小于或等于第一长度的第二长度。
条款9.根据条款1所述的紧固件组件，其中所述套筒包含第二内部锥形表面，其中所述核心被配置为接合所述第二内部锥形表面，使得所述外部圆柱形表面的一部分径向向外膨胀。
条款10.根据条款1所述的紧固件组件，其中所述内部锥形表面和所述外部锥形表面中的至少一个包含被配置为限制所述核心相对于所述套筒运动的保持特征件。
条款11.一种将单边紧固件组件安装到组件层叠中的方法，所述方法包含将单边紧固件组件的核心部分地嵌入到限定在单边紧固件组件的套筒中的开口中，其中套筒的内部锥形表面被配置为引导核心的相应的外部锥形表面；定位组件层叠中单边紧固件组件将被安装的位置；在该位置处钻出穿过组件层叠的孔；将部分组装的单边紧固件组件的套筒嵌入到孔中；向核心施加轴向力以驱动核心进入套筒开口以完成单边紧固件组件的安装。
条款12.根据条款11所述的方法，其中施加轴向力包含向核心施加轴向力，直到套筒的头部的末端表面与组件层叠的前表面大体齐平。
条款13.根据条款12所述的方法，其中施加轴向力包含向核心施加轴向力，直到核心的末端表面与套筒的末端表面以及组件层叠的前表面大体齐平。
条款14.根据条款11所述的方法，其中施加轴向力包含向核心施加轴向力，直到核心的第一末端表面与套筒的第一末端表面大体齐平。
条款15.根据条款11所述的方法，进一步包含将孔钻埋头孔到规定深度，使得在单边紧固件组件的安装完成之后，套筒的头部的末端表面与组件层叠的前表面大体齐平。
条款16.根据条款11所述的方法，其中施加轴向力包含向核心施加轴向力，使得核心接合套筒并且导致套筒的一部分在径向方向上平移。
条款17.根据条款11所述的方法，其中嵌入、定位、钻出、嵌入以及施加的步骤从组件层叠的同一侧执行。
条款18.一种用于将紧固件组件安装在组件层叠上的紧固件安装系统，所述系统包含：至少一个紧固件组件包含：套筒，其包含外部圆柱形表面和限定延伸穿过所述套筒的开口的内部锥形表面；以及沿轴线延伸并且被配置为嵌入到开口中的核心，所述核心包含被配置为接合所述内部锥形表面的外部锥形表面；被配置为将所述至少一个紧固件组件嵌入到限定在组件层叠中的孔中的末端效应器；以及紧固件驱动器，其耦接到所述末端效应器并且被配置为向所述核心施加轴向力以完成所述至少一个紧固件组件的安装。
条款19.根据条款18所述的紧固件安装系统，进一步包含耦接到所述末端效应器的料斗，所述料斗被配置为存储多个紧固件组件。
条款20.根据条款18所述的紧固件安装系统，进一步包含耦接到所述末端效应器的紧固件冒口，所述紧固件冒口被配置为将所述至少一个紧固件组件嵌入到组件层叠中的孔中。
本书面描述使用示例公开包括最佳模式的各种实施例，以便使本领域任何技术人员能够实践这些实施例，包括制作和使用任何设备或系统以及执行任何合并的方法。可专利性范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这种其他示例具有与权利要求的字面语言没有区别的结构元件，或者如果这种其他示例包括与权利要求的字面语言具有非实质性差异的等效结构元件，则这种其他示例被确定为在权利要求的范围内。
Claims (13)
1.一种用于耦接组件层叠(400)的单边紧固件组件(300)，所述紧固件组件包含：
套筒(302)，其包含外部圆柱形表面(316)以及关于所述外部圆柱形表面(316)以第一角(α)取向的内部锥形表面(318)，所述内部锥形表面(318)限定延伸穿过所述套筒(302)的开口(320)；以及
核心(304)，其沿轴线(301)延伸并且被配置为嵌入到所述开口(320)中，所述核心(304)包含关于所述轴线(301)以第二角(γ)取向的外部锥形表面(328)，所述外部锥形表面(328)被配置为与所述套筒内部锥形表面(318)接合，使得所述核心(304)嵌入到所述套筒(302)导致所述套筒(302)的径向膨胀，从而生成与所述组件层叠(400)的过盈配合，其中所述套筒(302)由第一材料形成并且所述核心(304)由不同于所述第一材料的第二材料形成，
其中所述第一材料包括在大约15千磅每平方英寸即KSI到大约50KSI的范围内的切变强度，并且其中所述第二材料包括在大约8KSI到大约20KSI的范围内的切变强度。
2.根据权利要求1所述的紧固件组件(300)，其中所述第一角(α)大体类似于所述第二角(γ)。
3.根据权利要求1所述的紧固件组件(300)，其中所述套筒(302)包含头部(314)，所述头部(314)被配置为嵌入到形成在所述层叠(400)的前表面(404)中的埋头孔(412)中，使得所述头部(314)的末端表面(308)被配置为在安装时与所述层叠(400)的所述前表面(404)大体齐平。
4.根据权利要求3所述的紧固件组件(300)，其中所述核心(304)包含末端表面(324)，所述核心（304）的末端表面(324)被配置为在安装时与所述套筒头部的末端表面(308)和所述层叠(400)的所述前表面(404)大体齐平。
5.根据权利要求1所述的紧固件组件(300)，其中所述套筒(302)包含第二内部锥形表面(322)，其中所述核心(304)被配置为接合所述第二内部锥形表面(322)，使得所述外部圆柱形表面(316)的一部分径向向外膨胀。
6.根据权利要求1所述的紧固件组件(300)，其中所述内部锥形表面(318)和所述外部锥形表面(328)中的至少一个包含被配置为限制所述核心(304)相对于所述套筒(302)的运动的保持特征件(330)。
7.一种将单边紧固件组件(300)安装到组件层叠(400)中的方法(600)，所述方法包含：
将所述单边紧固件组件(300)的核心(304)部分地嵌入(602)到限定在所述单边紧固件组件(300)的套筒(302)中的开口(320)中，其中所述套筒(302)的内部锥形表面(318)被配置为引导所述核心(304)的对应外部锥形表面(328)；
定位(604)组件层叠(400)中所述单边紧固件组件(300)将被安装的位置；
在所述位置处钻出(606)穿过所述组件层叠(400)的孔(410)；
将部分组装的所述单边紧固件组件(300)的所述套筒(302)嵌入(608)到所述孔(410)中；
向所述核心(304)施加(610)轴向力以驱动所述核心(304)进入所述套筒开口(320)，以便完成所述单边紧固件组件(300)的安装，其中所述套筒(302)由第一材料形成并且所述核心(304)由不同于所述第一材料的第二材料形成，
其中所述第一材料包括在大约15千磅每平方英寸即KSI到大约50KSI的范围内的切变强度，并且其中所述第二材料包括在大约8KSI到大约20KSI的范围内的切变强度。
8.根据权利要求7所述的方法(600)，其中施加轴向力包含向所述核心(304)施加轴向力，直到所述套筒的头部的末端表面(308)与所述组件层叠(400)的前表面(404)大体齐平。
9.根据权利要求8所述的方法(600)，其中施加轴向力包含向所述核心(304)施加轴向力，直到所述核心的末端表面(324)与所述套筒的所述末端表面(308)以及所述组件层叠(400)的所述前表面(404)大体齐平。
10.根据权利要求7-9中任意一项所述的方法(600)，其中施加(610)轴向力包含向所述核心(304)施加轴向力，直到所述核心(304)的末端表面(324)与所述套筒(302)的末端表面(308)大体齐平。
11.根据权利要求7-9中任意一项所述的方法(600)，进一步包含将所述孔(410)钻埋头孔到规定深度，使得在所述单边紧固件组件(300)的安装完成之后，所述套筒的头部的末端表面(308)与所述组件层叠(400)的前表面(404)大体齐平。
12.根据权利要求7-9中任意一项所述的方法(600)，其中施加(610)轴向力包含向所述核心(304)施加轴向力，使得所述核心(304)接合所述套筒(302)并且导致所述套筒(302)的一部分在径向方向上平移。
13.根据权利要求7-9中任意一项所述的方法(600)，其中嵌入(602)、定位(604)、钻出(606)、嵌入(608)以及施加(610)的步骤从所述组件层叠(400)的同一侧执行。
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