CN107953983A - 面板紧固系统及相关的面板系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于联接第一复合夹层面板和第二复合夹层面板的紧固系统及相关的面板系统和方法，该紧固系统包括凸轮组件和螺栓接收组件。凸轮组件被配置为定位在延伸穿过第一复合夹层面板的厚度的第一孔内。凸轮组件包括外壳以及能在外壳内旋转的凸轮连接器。凸轮连接器被配置为接合螺栓的头部。螺栓接收组件被配置为定位在延伸穿过第二复合夹层面板的厚度的第二孔内。螺栓接收组件具有被配置为固定螺栓的第一端的内部保持通道。

Description

面板紧固系统及相关的面板系统和方法
技术领域
本公开总体上涉及联接面板，并且更具体地涉及联接复合夹层面板。另外更具体地，本公开包括一种用于联接第一复合夹层面板和第二复合夹层面板的紧固系统。
背景技术
当复合面板包括夹在第一材料层和第二材料层之间的芯部材料层时，该复合面板可以被认为是复合夹层面板。芯部材料层可以具有大于第一材料层和第二材料层的厚度。在一些情况下，芯部材料层可以包括蜂窝材料、泡沫材料或一些其他结构。蜂窝材料可以是具有蜂窝状结构的材料。
用于联接复合夹层面板的方法目前是不合期望地耗时的。另外，用于联接复合夹层面板的联接方法产生不期望的废物量。例如，将灌封材料施加到常规联接硬件造成材料、保护装置和施加工具浪费。因此，期望具有一种考虑到上面讨论的问题中的至少一些问题以及其他可能问题的方法和设备。例如，将期望具有一种减少用于联接复合夹层面板的时间的方法和设备。
发明内容
在一个说明性实施例中，提供了一种用于联接第一复合夹层面板和第二复合夹层面板的紧固系统。紧固系统包括凸轮组件和螺栓接收组件。凸轮组件被配置为定位在延伸穿过第一复合夹层面板的厚度的第一孔内。凸轮组件包括外壳以及能在外壳内旋转的凸轮连接器。凸轮连接器被配置为接合螺栓的头部。螺栓接收组件被配置为定位在延伸穿过第二复合夹层面板的厚度的第二孔内。螺栓接收组件具有被配置为固定螺栓的第一端的内部保持通道。
在另一个说明性实施例中，呈现了一种用于形成建造物(monument)的面板系统。面板系统包括第一复合夹层面板、凸轮组件、第二复合夹层面板和螺栓接收组件。第一复合夹层面板具有延伸穿过第一复合夹层面板的厚度的第一孔。凸轮组件定位在第一孔内。凸轮组件包括外壳和能在外壳内旋转的凸轮连接器。凸轮连接器被配置为接合螺栓的头部。第二复合夹层面板具有延伸穿过第二复合夹层面板的厚度的第二孔。螺栓接收组件定位在第二孔内。螺栓接收组件具有被配置为将螺栓的第一端固定在螺栓接收组件内的内部保持通道。在又一个说明性实施例中，呈现了一种方法。将凸轮组件插入到延伸穿过第一复合面板的厚度的第一孔中，凸轮组件包括外壳以及能在外壳内旋转的凸轮连接器，其中，凸轮连接器被配置为接合螺栓的头部。将螺栓接收组件插入延伸穿过第二复合面板的厚度的第二孔内，具有内部保持通道的螺栓接收组件被配置为将螺栓的第一端固定在螺栓接收组件内。
可以在本公开的各种实施例中独立地实现所述特征和功能，或者可以在其他实施例中组合所述特征和功能，其中可以参照以下描述和附图获知进一步细节。
附图说明
在所附权利要求中阐述了被认为是说明性实施例的特性的新颖性特征。然而，当结合附图阅读时，通过参考本公开的说明性实施例的以下详细描述，将最佳地理解说明性实施例及其优选使用模式、进一步的目的和特征，在附图中：
图1是可以实施说明性实施例的飞机的图示；
图2是根据说明性实施例的制造环境的框图的图示；
图3是根据说明性实施例的面板系统的等距视图的图示；
图4是根据说明性实施例的面板系统的等距横截面图的图示；
图5是根据说明性实施例的面板系统的侧面横截面图的图示；
图6是根据说明性实施例的面板系统的分解等距视图的图示；
图7是根据说明性实施例的凸轮组件的等距视图的图示；
图8是根据说明性实施例的凸轮组件的等距横截面图的图示；
图9是根据说明性实施例的外凸轮壳体的等距视图的图示；
图10是根据说明性实施例的内凸轮壳体的等距视图的图示；
图11是根据说明性实施例的凸轮连接器的等距视图的图示；
图12是根据说明性实施例的螺栓接收组件和螺栓的等距视图的图示；
图13是根据说明性实施例的螺栓接收组件和螺栓的等距横截面图的图示；
图14是根据说明性实施例的内螺栓壳体的等距视图的图示；
图15是根据说明性实施例的内螺栓壳体的等距横截面图的图示；
图16是根据说明性实施例的螺栓的等距视图的图示；
图17是根据说明性实施例的外螺栓壳体的侧面横截面图的图示；
图18是根据说明性实施例的联接两个复合夹层面板的方法的流程图的图示；
图19是根据说明性实施例的框图形式的飞机制造和维护方法的图示；以及
图20是可以实施说明性实施例的框图形式的飞机的图示。
具体实施方式
不同的说明性实施例认识并考虑到一个或多个不同的考虑因素。例如，说明性实施例认识并考虑到用于在车辆中使用的一些已知的建造物可以由具有芯部的轻质复合面板形成。说明性实施例认识并考虑到芯部未被配置为承载平面内剪切负荷。相反，复合面板的蒙皮承载面板上的剪切负荷。
说明性实施例进一步认识并考虑到联接复合面板的当前系统可以利用紧固件和支架设计。在这些设计中，物理紧固件的转动联接两个面板。然而，紧固件和支架设计可能比所期望的更重，并且可能使用比所期望的更大的劳动量。
说明性实施例进一步认识并考虑到紧固件和支架设计使用大量紧固件、重金属支架和灌封插入件来实现飞机部件的装载规格。说明性实施例还认识并考虑到一些紧固件可能安装到不正确的孔中。另外，说明性实施例认识并考虑到将正确的紧固件安装在正确的孔中可能比所期望的更耗时。
说明性实施例认识并考虑到可以使用一些较少紧固件组装方法。然而，说明性实施例认识并考虑到这些方法可能需要面板的精密加工和装配。另外，说明性实施例认识并考虑到这些较少紧固件组装方法使用可增加额外的不期望的等待时间并产生不期望的废物量的灌封材料。例如，说明性实施例认识并考虑到施加灌封化合物，这使用大量支撑材料用于安装灌封化合物、清洁灌封化合物、移动化合物和进行人员保护。
说明性实施例认识并考虑到常规的可拆卸紧固件可以提供快速联接两个部件的方式。说明性实施例还认识并考虑到可拆卸紧固件可以联接两个部件而几乎没有浪费。然而，说明性实施例认识并考虑到常规的可拆卸紧固件不能与具有芯部的复合面板一起使用，因为芯部不能承载由这些常规紧固件施加的剪切负荷。
现在参考附图，并且具体地参考图1，描绘了可以实施说明性实施例的飞机的图示。在该说明性实例中，飞机100具有附接到机身106的机翼102和机翼104。飞机100包括附接到机翼102的发动机108和附接到机翼104的发动机110。
机身106具有尾段112。水平稳定器114、水平稳定器116和垂直稳定器118附接到机身106的尾段112。
飞机100是具有面板紧固系统的飞机的实例。例如，飞机100是具有联接如在机翼102、机翼104或机身106中的至少一个中描述的复合夹层面板的面板紧固系统的飞机的实例。
如本文所使用的，短语“中的至少一个”当与项目列表一起使用时意指可以使用所列出的项目中的一个或多个的不同组合，并且可仅需要列表中的每个项目中的一个。换句话说，“中的至少一个”意指可以从列表中使用项目的任何组合或任何数量的项目，但不是列表中的所有项目都是必需的。项目可以是特定物体、事物或类别。
例如，“项目A、项目B或项目C中的至少一个”可以包括但不限于项目A、项目A和项目B或项目B。该实例还可以包括项目A、项目B和项目C或项目B和项目C。当然，可以存在这些项目的任何组合。在其他实例中，“中的至少一个”可以是例如但不限于项目A中的两个、项目B中的一个以及项目C中的十个；项目B中的四个以及项目C中的七个；或者其他合适的组合。
飞机100的这种图示是为了说明可以实施不同的说明性实施例的一个环境的目的而提供。图1中的飞机100的图示并非意味着暗示对可以实施不同的说明性实施例的方式的结构限制。例如，飞机100被示出为商用客机。不同的说明性实施例可以应用于其他类型的飞机，诸如私人客机、旋翼飞机或其他合适类型的飞机。
虽然关于飞机描述了说明性实施例的说明性实例，但是说明性实施例可以应用于其他类型的建造物。建造物可以是例如移动结构、静止结构、基于地面的结构、基于水的结构或基于空间的结构。更具体地，建造物可以是水面船舰、坦克、人员运输车、火车、航天器、空间站、卫星、潜艇、制造设施、建筑物或其他合适的结构。另外，建造物可以是任何期望结构的一部分。
现在转到图2，根据说明性实施例描绘了制造环境的框图的图示。飞机100的各部分可以在制造环境200中制造。例如，制造环境200的建造物202可以是飞机100的机翼102、机翼104或机身106中的一个的部件。
面板系统204用于形成建造物202。面板系统204包括用于联接复合面板207和复合面板208的紧固系统206。在一些说明性实例中，复合面板207采用复合夹层面板209的形式。在一些说明性实例中，复合面板208采用复合夹层面板210的形式。
在这些说明性实例中，紧固系统206联接复合夹层面板209和复合夹层面板210。紧固系统206包括凸轮组件212和螺栓接收组件214。凸轮组件212被配置为定位在延伸穿过复合夹层面板209的厚度217的第一孔216内。在一些说明性实例中，复合夹层面板209可以被称为第一复合夹层面板。
凸轮组件212包括外壳218以及能在外壳218内旋转的凸轮连接器219。凸轮连接器219被配置为接合螺栓221的头部220。
螺栓接收组件214被配置为定位在延伸穿过复合夹层面板210的厚度224的第二孔222内。在一些说明性实例中，复合夹层面板210可以被称为第二复合夹层面板。螺栓接收组件214具有被配置成将螺栓221的第一端228固定在螺栓接收组件214内的内部保持通道226。
螺栓接收组件214包括内螺栓壳体230和外螺栓壳体232。内螺栓壳体230的外螺纹234接合外螺栓壳体232的内螺纹236。通过使外螺纹234或内螺纹236中的至少一个相对于彼此移动来调节螺栓接收组件214的厚度238。调节厚度238，使得厚度238与厚度224基本相同。调节厚度238补偿了复合夹层面板210的厚度224的公差。
通过向外螺栓壳体232的壳体驱动件240或内螺栓壳体230的壳体驱动件242中的至少一个施加扭矩来调节螺栓接收组件214的厚度238。壳体驱动件240和壳体驱动件242可以是任何期望类型的驱动件。在一些说明性实例中，壳体驱动件240和壳体驱动件242可以是相同类型的驱动件。例如，壳体驱动件240和壳体驱动件242两者都可以是六角插槽(socket，插口)。在其他说明性实例中，壳体驱动件240和壳体驱动件242可以是不同类型的驱动件。例如，壳体驱动件240可以是用于平头螺丝刀的驱动件，而壳体驱动件242是插槽。
螺栓221的第一端228插入到壳体驱动件242中，以将螺栓221的第一端228固定在螺栓接收组件214内。螺栓221包括被配置为接合螺栓接收组件214的内部保持通道226的多个保持翅片244。
当螺栓221的第一端228插入到螺栓接收组件214中时，多个保持翅片244弹性地弯曲以进入内部保持通道226。然后，多个保持翅片244的强度将第一端228保持在内螺栓壳体230内。
螺栓221可以被称为圣诞树螺栓。螺栓221的设计和材料被选择为屈服以插入到螺栓接收组件214中。螺栓221的设计和材料被选择为将张力负荷承载到剪切负荷中。螺栓221的材料由被配置为提供单向塑性变形的材料形成。螺栓221可以由具有高屈服模量和高挠曲温度的超级工程级塑料形成。螺栓221的材料期望地变形但保持张力。在一些说明性实例中，外壳218和螺栓接收组件214由与螺栓221相同的材料形成。在其他说明性实例中，外壳218和螺栓接收组件214可以由与螺栓221不同的材料形成。例如，螺栓接收组件214或外壳218中的至少一个可以由铝或另一相对轻质金属形成，而螺栓221由高性能热塑性塑料(诸如PEEK)形成。
凸轮组件212的外壳218包括被配置为接收螺栓221的头部220的开口246。内凸轮壳体248中的第一孔247和外凸轮壳体250中的第二孔249形成外壳218的开口246。
外壳218包括内凸轮壳体248和外凸轮壳体250。内凸轮壳体248和外凸轮壳体250具有摩擦配合。
在螺栓221的第二端252上的头部220插入到开口246中之后，使用凸轮驱动件254来旋转凸轮连接器219。凸轮驱动件254可以采用任何期望的驱动件的形式。例如，凸轮驱动件254可以是凹的或凸的驱动件。作为另一个实例，凸轮驱动件254可以是用于螺丝刀或插槽的驱动件。在一个说明性实例中，凸轮驱动件254是用于十字头螺丝刀的驱动件。可以基于驱动工具的可用性来选择凸轮驱动件254。例如，具有常见相关联的驱动工具的凸轮驱动件254可以允许多个驱动工具可用。另外，如果驱动工具是常见的，则驱动工具可以比专用驱动工具便宜。
凸轮连接器219可以旋转任何期望的量。在一些说明性实例中，使用凸轮驱动件254使凸轮连接器219旋转四分之一圈。旋转凸轮连接器219将螺栓221的头部220保持在凸轮组件212内。更具体地，旋转凸轮连接器219使凸轮连接器219的锁定机构256被置于与螺栓221的头部220接触。锁定机构256由于与头部220的摩擦而阻止凸轮连接器219的旋转。另外，锁定机构256防止头部220离开外壳218的开口246。使用凸轮驱动件254使凸轮连接器219旋转压缩锁定到螺栓221的头部220上，以将复合面板207和复合面板208耦接在一起。
通过旋转凸轮连接器219，复合夹层面板209和复合夹层面板210连接以形成接头258。在一些说明性实例中，接头258采用对接接头的形式。在该说明性实例中，螺栓221垂直于复合面板207的第一孔216延伸到复合夹层面板210外。在这些说明性实例中，螺栓221可以延伸穿过复合面板207的第三孔260。第三孔260垂直于第一孔216。当第一孔216定位在复合面板207的边缘处时，不存在第三孔260。
当复合面板207采用复合夹层面板209的形式时，复合夹层面板209包括在蒙皮264和蒙皮266之间的芯部262。芯部262可以是蜂窝芯部268。当复合面板207包括蜂窝芯部268时，第一孔216可以通向蜂窝芯部268内的气穴。可以将粘合剂材料(诸如灌封材料)注入到这些气穴中。可以通过内凸轮壳体248的多个凹口270将粘合剂材料注入到气穴中。
当复合面板208采用复合夹层面板210的形式时，复合夹层面板210包括蒙皮274和蒙皮276之间的芯部272。芯部272可以是蜂窝芯部278。当复合面板210包括蜂窝芯部278时，第二孔222可以朝向蜂窝芯部278内的气穴开放。可以将粘合剂材料(诸如灌封材料)注入到这些气穴中。可以通过内螺栓壳体230的多个凹口280将粘合剂材料注入到气穴中。
当将负荷施加到接头258时，所施加的剪切负荷将通过螺栓221传递到蒙皮264、蒙皮266、蒙皮274和蒙皮276。更具体地，当将负荷施加到接头258时，蒙皮264、蒙皮266、蒙皮274和蒙皮276承载了大部分负荷。芯部262和芯部272承载很少的负荷或几乎不承载负荷。复合面板207或复合面板208上的任何剪切负荷或弯曲负荷将作为剪切负荷或弯曲负荷通过紧固系统206传递到复合面板207或复合面板208中的另一个的蒙皮。
图2中的制造环境200的图示并非意味着暗示对可以实施说明性实施例的方式的物理或结构限制。可以使用除了所示部件之外的其他部件，或者可以使用其他部件来代替所示部件。一些部件可以是不必要的。此外，呈现的方框用于示出一些功能部件。这些方框中的一个或多个当在说明性实施例中实施时可以组合、划分或组合和划分成不同方框。
例如，虽然螺栓221被论述为由聚合材料形成，但是在一些说明性实例中，螺栓221可以由铝或另一轻质金属形成。在这些说明性实例中，螺栓221可以具有内部保持通道226，而内螺栓壳体230具有由热塑性材料形成的多个保持翅片244，而不是螺栓221具有多个保持翅片244。
作为另一个实例，尽管面板系统204被描述为具有复合面板207和复合面板208，但面板系统204可以具有任何期望材料的面板。例如，面板系统204可以包括金属材料、聚合材料、陶瓷或其任何组合的面板。紧固系统206和螺栓221可以用于联接任何期望材料的面板。
另外，虽然建造物202可以是飞机100的部件，但建造物202可以是任何期望的建造物202。在一些说明性实例中，建造物202在除航空航天应用之外的领域中。
另外，紧固系统206的部分可以由任何期望的材料形成。紧固系统206的部件可以由相同的材料或不同的材料形成。紧固系统206的部件可以由复合材料、金属、陶瓷、聚合物或任何其他期望材料中的至少一种形成。
现在转到图3，根据说明性实施例描绘了面板系统的等距视图的图示。面板系统300是图2的面板系统204的物理实现。
面板系统300包括第一复合夹层面板302、凸轮组件304、第二复合夹层面板306和螺栓接收组件308。第一复合夹层面板302具有延伸穿过第一复合夹层面板302的厚度311的第一孔310。
凸轮组件304定位在第一孔310内。凸轮组件304包括外壳312以及能在外壳312内旋转的凸轮连接器314。凸轮连接器314被配置为接合螺栓的头部。
凸轮连接器314具有凸轮驱动件316。通过使用接合凸轮驱动件316的驱动器使凸轮连接器314在外壳312内旋转。在该说明性实例中，凸轮驱动件316是用于十字头螺丝刀的驱动件。然而，在其他说明性实例中，凸轮驱动件316可以采用任何期望的驱动件的形式。
第二复合夹层面板306具有延伸穿过第二复合夹层面板306的厚度320的第二孔318。螺栓接收组件308定位在第二孔318内。螺栓接收组件308包括内螺栓壳体322。内螺栓壳体322具有壳体驱动件324。使用壳体驱动件324来改变螺栓接收组件308的厚度。壳体驱动件324可以用于改变螺栓接收组件308的厚度，以适应第二复合夹层面板306的厚度320的公差。如所示的，壳体驱动件324是六角插槽驱动件。然而，壳体驱动件324可以采用任何期望类型的驱动件的形式。
现在转到图4，根据说明性实施例描绘了面板系统的等距横截面图的图示。视图400是从方向4-4的图3的面板系统300的等距横截面图。
如在视图400中可以看到的，图3中的螺栓接收组件308包括外螺栓壳体402和内螺栓壳体322。外螺栓壳体402的内螺纹404接合内螺栓壳体322的外螺纹406。通过使用壳体驱动件324来旋转内螺栓壳体322，改变螺栓接收组件308的厚度408。通过使用壳体驱动件324来旋转内螺栓壳体322，外螺纹406相对于内螺纹404移动。
螺栓接收组件308具有被配置为固定螺栓414的第一端412的内部保持通道410。螺栓414包括被配置为接合螺栓接收组件308的内部保持通道410的多个保持翅片416。
外壳312具有被配置为接收螺栓414的头部420的开口418。外壳312包括内凸轮壳体422和外凸轮壳体424。内凸轮壳体422中的第一孔426和外凸轮壳体424中的第二孔428形成开口418。如所示的，内凸轮壳体422和外凸轮壳体424具有摩擦配合。摩擦配合将内凸轮壳体422保持在外凸轮壳体424内。
尽管如图4中所示，第一复合夹层面板302和第二复合夹层面板306看起来是实心的，但这仅仅是为了说明的简单起见。在实践中，第一复合夹层面板302和第二复合夹层面板306将各自具有夹在第一材料层和第二材料层之间的芯部材料层。另外，在一些说明性实施例中，待联接的板可以是实心板，而不是第一复合夹层面板302和第二复合夹层面板306。虽然待联接的板被描述为第一复合夹层面板302和第二复合夹层面板306，但是待联接的板可以由任何期望的材料形成。
现在转到图5，根据说明性实施例描绘了面板系统的侧面横截面图的图示。视图500是图3的面板系统300的侧面横截面图。面板系统300形成接头502。如所示的，接头502是第一复合夹层面板302和第二复合夹层面板306之间的对接接头。
面板系统300可以在至少两个单独的步骤中形成。例如，在除联接步骤之外的单独步骤期间，凸轮组件304和螺栓接收组件308可以分别插入到第一复合夹层面板302和第二复合夹层面板306中。
例如，在插入步骤期间，可以将其他插入件(未示出)放置在第一复合夹层面板302和第二复合夹层面板306中。在这些插入件和第一复合夹层面板302或第二复合夹层面板306的相应面板之间施加灌封材料。
在该预先存在的插入步骤期间，可以将凸轮组件304和螺栓接收组件308插入到第一复合夹层面板302和第二复合夹层面板306中。通过在其他插入件的预先存在的插入步骤期间插入凸轮组件304和螺栓接收组件308，当其他插入件也接收灌封材料时，施加并固化在第一孔310内接触凸轮组件304和第一复合夹层面板302的灌封材料503和在图3的第二孔318内接触螺栓接收组件308和第二复合夹层面板306的灌封材料504。通过使用预先存在的灌封材料施加步骤，可以减少制造时间、制造成本或废物中的至少一个。
第一复合夹层面板302或第二复合夹层面板306中的至少一个可以在联接之前受到额外的制造过程。然后将第一复合夹层面板302和第二复合夹层面板306在与插入步骤和灌封步骤分开的联接步骤中联接。
在联接步骤中，可以仅使用一个工具且不用灌封材料来联接第一复合夹层面板302和第二复合夹层面板306。在联接步骤中，将螺栓414的第一端412插入到螺栓接收组件308中。然后将螺栓414的头部420插入到外壳312的开口418中。当螺栓414的头部420在外壳312内时，使用凸轮驱动件316来使凸轮连接器314旋转。使凸轮连接器314相对于螺栓414的头部420旋转将头部420固定在外壳312内。如所示的，使凸轮连接器314旋转四分之一圈固定螺栓414的头部420。
现在转到图6，根据说明性实施例描绘了面板系统的分解等距视图的图示。视图600是图3的面板系统300的分解图。
现在转到图7，根据说明性实施例描绘了凸轮组件的等距视图的图示。凸轮组件700是图2的凸轮组件212的物理实现。凸轮组件700可以与图3的凸轮组件304相同。
凸轮组件700包括外凸轮壳体702、内凸轮壳体704和凸轮连接器706。如所示的，通过接合凸轮驱动件710，凸轮连接器706可以相对于外壳708旋转，外壳708由外凸轮壳体702和内凸轮壳体704形成。
可以在凸轮组件700和复合夹层面板(诸如图2的复合夹层面板209或图3的第一复合夹层面板302)之间施加灌封材料(未示出)。可以在凸轮组件700和复合夹层面板之间通过注入施加灌封材料。更具体地，内凸轮壳体704中的多个凹口712可以接收用于在凸轮组件700和复合夹层面板之间注入灌封材料的喷嘴。多个凹口712包括凹口714和凹口716。多个凹口712是图2的多个凹口270的物理实现。
唇缘718存在于外凸轮壳体702上，以阻止灌封材料进入外壳708的开口720。唇缘718可以接触复合夹层面板以为灌封材料提供屏障。
现在转到图8，根据说明性实施例描绘了凸轮组件的等距横截面图的图示。视图800是图7的凸轮组件700的横截面图。
如所示的，间隙802和间隙804存在于外凸轮壳体702和内凸轮壳体704之间。如果凸轮组件700的厚度806改变以适应复合夹层面板的公差，则间隙802和间隙804将改变。
现在转到图9，根据说明性实施例描绘了外凸轮壳体的等距视图的图示。视图900是从图7的凸轮组件700移除的外凸轮壳体702的视图。如所示的，外凸轮壳体702具有开口902。直径904被配置为接收内凸轮壳体704的一部分。更具体地，外凸轮壳体702的直径904被配置为具有与内凸轮壳体704的一部分的阻力配合。
现在转到图10，根据说明性实施例描绘了内凸轮壳体的等距视图的图示。视图1000是从凸轮组件700移除的内凸轮壳体704的视图。如图所示，内凸轮壳体704具有孔1002。驱动器可以插入到孔1002中以接合图7的凸轮驱动件710。内凸轮壳体704的主体1004具有直径1006。直径1006被配置为使得主体1004可以插入到图9的外凸轮壳体702的开口902中。另外，直径1006被配置为具有与图9中的外凸轮壳体702的直径904的阻力配合。
现在转到图11，根据说明性实施例描绘了凸轮连接器的等距视图的图示。视图1100是从凸轮组件700移除的凸轮连接器706的视图。如所示的，凸轮连接器706具有锁定机构1102。当凸轮连接器706在凸轮组件700内旋转时，锁定机构1102接触螺栓的头部。锁定机构1102将螺栓的头部保持在凸轮组件700内。锁定机构1102接触螺栓的头部并且提供摩擦以阻止凸轮连接器706相对于螺栓的旋转。摩擦阻止由于复合夹层面板的移动造成的螺栓从凸轮组件700的移除或螺栓的其他意外移除。
现在转到图12，根据说明性实施例描绘了螺栓接收组件和螺栓的等距视图的图示。螺栓接收组件1200是图2的螺栓接收组件214的物理实现。在一些实例中，螺栓接收组件1200可以与图3的螺栓接收组件308相同。螺栓1202是图2的螺栓221的物理实现。在一些实例中，螺栓1202可以与图4的螺栓414相同。
如所示的，螺栓接收组件1200包括外螺栓壳体1204和内螺栓壳体1206。壳体驱动件1208可用于改变螺栓接收组件1200的厚度1210。当厚度1210改变时，外螺栓壳体1204和内螺栓壳体1206之间的通道1212的尺寸增大或减小。如所示的，壳体驱动件1208采用六角插槽的形式。为了提供扭矩，壳体驱动件也可以存在于内螺栓壳体1206中。
如所示的，螺栓1202的第一端通过壳体驱动件1208延伸到螺栓接收组件1200中。头部1214保持在螺栓接收组件1200的外部。
现在转到图13，根据说明性实施例描绘了螺栓接收组件和螺栓的等距横截面图的图示。视图1300是图12的螺栓接收组件1200的等距横截面图。
如所示的，螺栓1202的第一端1302具有多个外部保持翅片1304。在一些说明性实例中，多个外部保持翅片1304可以被简称为保持翅片、多个保持翅片或外部保持翅片。多个外部保持翅片1304被配置为插入到内螺栓壳体1206的孔1306中，并且由内螺栓壳体1206的内部保持通道1308保持。螺栓1202的材料被选择为提供用于插入的期望的弹性性能而不会永久变形。另外，螺栓1202的材料被选择为提供期望的强度以防止螺栓1202的意外移除。
现在转到图14，根据说明性实施例描绘了内螺栓壳体的等距视图的图示。视图1400是从图12的螺栓接收组件1200移除的内螺栓壳体1206的视图。内螺栓壳体1206具有被配置为接合外螺栓壳体1204的内螺纹的外螺纹1402。
内螺栓壳体1206具有多个凹口1404。可以在螺栓接收组件1200和复合夹层面板(诸如图2的复合夹层面板210或图3的第二复合夹层面板306)之间施加灌封材料(未示出)。
可以在螺栓接收组件1200和复合夹层面板之间通过注入施加灌封材料。更具体地，内螺栓壳体1206中的多个凹口1404可以接收用于在螺栓接收组件1200和复合夹层面板之间注入灌封材料的喷嘴。多个凹口1404包括凹口1406和凹口1408。多个凹口1404是图2的多个凹口280的物理实现。在一些说明性实例中，多个凹口1404可以具有与图7的凸轮组件700的多个凹口714基本相似的形状。通过具有基本相似的形状，可以使用相同的喷嘴将灌封材料注入到多个凹口1404和多个凹口714中。
现在转到图15，根据说明性实施例描绘了内螺栓壳体的等距横截面图的图示。视图1500是图12的内螺栓壳体1206的横截面图。在视图1500中，内螺栓壳体1206的被配置为保持螺栓1202的第一端的内部保持通道1308是可见的。
另外，在视图1500中，壳体驱动件1502是可见的。如所示的，壳体驱动件1502是六角插槽。在其他说明性实例中，壳体驱动件1502可以采用任何期望的驱动件的形式。
现在转到图16，根据说明性实施例描绘了螺栓的等距视图的图示。视图1600是在插入到图12的螺栓接收组件1200之前的螺栓1202的等距视图。螺栓1202可以被称为“圣诞树螺栓”。螺栓1202具有多个外部保持翅片1304，该外部保持翅片被配置为插入到内螺栓壳体1206的孔1306中并且由内螺栓壳体1206的内部保持通道1308保持。螺栓1202具有被配置为由凸轮连接器(诸如图7的凸轮连接器706)保持的头部1214。
在没有任何工具的情况下将螺栓1202插入到螺栓接收组件1200中。通过使用单个工具使凸轮连接器706旋转来将螺栓1202保持在螺栓接收组件1200内。因此，与常规的联接系统相比，螺栓1202、螺栓接收组件1200和凸轮连接器706可以用较少的联接时间形成联接组件。
现在转到图17，根据说明性实施例描绘了外螺栓壳体的侧面横截面图。视图1700是从图12的螺栓接收组件1200移除的外螺栓壳体1204的视图。如所示的，外螺栓壳体1204具有内螺纹1702。内螺纹1702与图12的内螺栓壳体1206的外螺纹1402接合。
现在转到图18，根据说明性实施例描绘了联接两个复合夹层面板的方法的流程图的图示。方法1800可用于联接图2的复合夹层面板209和复合夹层面板210。另外，方法1800可用于形成图3至图5的面板系统300。
方法1800将凸轮组件插入到延伸穿过第一复合面板的厚度的第一孔中，该凸轮组件包括外壳以及能在外壳内旋转的凸轮连接器，并且凸轮连接器被配置为接合螺栓的头部(操作1802)。在一些说明性实例中，当将其他插入件插入到第一复合面板中时，将凸轮组件插入到第一复合面板中。
方法1800将螺栓接收组件插入到延伸穿过第二复合面板的厚度的第二孔内，该螺栓接收组件具有被配置为将螺栓的第一端固定在螺栓接收组件内的保持通道(操作1804)。之后，该过程终止。在一些说明性实例中，当将其他插入件插入到第二复合面板中时，将螺栓接收组件插入到第二复合面板中。
不同的描绘的实施例中的流程图和框图说明了说明性实施例中的设备和方法的一些可能的实施方式的结构、功能和操作。在这方面，流程图或框图中的每个方框可表示模块、部分、功能和/或操作或步骤的一部分。
在说明性实施例的一些可替代实施方式中，方框中标注的一项功能或多项功能可不按图中标注的顺序发生。例如，在一些情况下，根据所涉及的功能，连续示出的两个方框可基本同时实行，或者这些方框有时可能按相反的顺序执行。而且，除了流程图或框图中的所示方框外，还可以添加其他方框。
例如，方法1800还可以包括使螺栓接收壳体的内螺栓壳体相对于螺栓接收壳体的外螺栓壳体旋转，以调节螺栓接收壳体的长度。作为另一个实例，方法1800还可以包括将灌封材料注入到凸轮组件和第一复合面板之间的第一孔中；以及将灌封材料注入到螺栓接收组件和第二复合面板之间的第二孔中。在一些说明性实例中，在用于第一复合面板或第二复合面板中的至少一个的其他插入件的灌封步骤期间执行将灌封材料注入到第一孔和第二孔中。
在一些说明性实例中，方法1800还包括将螺栓的第一端插入到螺栓接收组件中，将螺栓的头部插入到凸轮组件的外壳中，以及使凸轮连接器在外壳内旋转以接合螺栓的头部并且在第一复合夹层面板和第二复合夹层面板之间形成接头。在这些说明性实例中的一些中，在灌封步骤之后的组装步骤期间执行将螺栓的第一端插入到螺栓接收组件中。
另外，在方法1800中，接头可以是对接接头。在一些说明性实例中，第一复合夹层面板和第二复合夹层面板包括多个复合蒙皮，并且方法1800还包括向接头施加负荷并且通过螺栓将施加的剪切负荷传递到多个复合蒙皮。
本公开的说明性实施例可在如图19所示的飞机制造和维护方法1900和如图20所示的飞机2000的背景下进行描述。首先转到图19，根据说明性实施例描绘了飞机制造和维护方法的图示。在预生产期间，飞机制造和维护方法1900可包括图20中的飞机2000的规格和设计1902以及材料采购1904。
在生产过程中，进行飞机2000的部件和子组件制造1906以及系统整合1908。此后，飞机2000可经历认证和交付1910，以便投入使用1912。在由顾客使用1912时，飞机2000按计划进行日常维修和维护1914，其可包括改进、重新配置、翻新以及其他维修或维护。
飞机制造和维护方法1900的每个过程可由系统集成商、第三方和/或操作者来执行或实行。在这些实例中，操作者可以是顾客。为了本说明书的目的，系统集成商可以包括但不限于任意数量的飞机制造商或主系统分包商；第三方可以包括但不限于任意数量的销售商、分包商或供应商；并且操作者可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织等等。
现在参考图20，描绘了可以实施说明性实施例的飞机的图示。在该实例中，飞机2000由图19中的飞机制造和维护方法1900生产，并且可包括具有多个系统2004和内部2006的机身2002。系统2004的实例包括推进系统2008、电气系统2010、液压系统2012和环境系统2014中的一个或多个。可以包括任意数量的其他系统。尽管示出了航空实例，但是不同的说明性实例可应用于其他工业(诸如汽车工业)。
本文中呈现的设备和方法可以在飞机制造和维护方法1900的至少一个阶段期间使用。在图19的部件和子组件制造1906期间，可以使用一个或多个说明性实施例。例如，图2的紧固系统206可以用于在部件和子组件制造1906期间联接复合夹层面板。另外，图2的紧固系统206可以用于在图19的维修和维护1914期间联接用于替换部分的复合夹层面板。
说明性实例提供了一种面板紧固系统，包括一对插入件、凸轮组件和螺栓接收组件。面板紧固系统还包括螺栓，其中，插入件中的一个使用凸轮动作来压缩锁定到螺栓上，以将面板耦接在一起。这允许灌封工(potter)定位所有插入件，且然后仅使用装配工将螺栓的一端拧到一个插入件上，然后将螺栓的另一端压缩锁定到另一个插入件上，以将面板耦接在一起。
虽然灌封工可能对每个插入件仍要花费几分钟，但是装配工可以只花费几秒钟将螺栓耦接到插入件。这可以通过在制造过程中使工人转向上游来节省与由带芯部的复合面板形成建造物相关联的时间和成本。具体地，通过使用预先存在的灌封步骤，可不向建造物添加专门用于面板紧固系统的额外的灌封干燥时间。在用于其他插入件的灌封材料干燥的同时，面板紧固系统的灌封材料可干燥。此外，通过使用预先存在的灌封步骤，可不会专门针对面板紧固系统产生额外的废物。用于灌封面板紧固系统的废物与预先存在的灌封步骤的其他插入件分担。
该紧固系统的设计可以具有高达每个孔千分之三十的公差，因此可以减少加工的精度，以节省时间和成本。在一些实例中，紧固系统可以被设计为比复合夹层面板稍微坚固(拉伸，面内剪切和面外剪切)，使得插入件和螺栓不会在面板中折断。维修和/或更换可比紧固件在面板中折断的情况容易。
另外，本公开包括根据以下条款的实施例：
条款1.一种用于联接第一复合夹层面板和第二复合夹层面板的紧固系统，所述紧固系统包括：
凸轮组件，被配置为定位在延伸穿过第一复合夹层面板的厚度的第一孔内，所述凸轮组件包括外壳以及能在所述外壳内旋转的凸轮连接器，其中，所述凸轮连接器被配置为接合螺栓的头部；以及
螺栓接收组件，被配置为定位在延伸穿过第二复合夹层面板的厚度的第二孔内，所述螺栓接收组件具有被配置为将所述螺栓的第一端固定在所述螺栓接收组件内的内部保持通道。
条款2.根据条款1所述的紧固系统，其中，所述螺栓接收组件包括内螺栓壳体和外螺栓壳体，其中，所述内螺栓壳体的外螺纹接合所述外螺栓壳体的内螺纹，所述紧固系统还包括：
螺栓，其中，所述螺栓包括被配置为接合所述螺栓接收组件的所述内部保持通道的多个保持翅片。
条款3.根据条款1所述的紧固系统，其中，所述外壳包括被配置为接收所述螺栓的所述头部的开口。
条款4.根据条款3所述的紧固系统，其中，内凸轮壳体中的第一孔和外凸轮壳体中的第二孔形成所述外壳的所述开口。
条款5.根据条款1所述的紧固系统，其中，所述外壳包括内凸轮壳体和外凸轮壳体，其中，所述内凸轮壳体和所述外凸轮壳体具有摩擦配合。
条款6.根据条款1所述的紧固系统，还包括：
灌封材料，在所述第一孔内接触所述凸轮组件和所述第一复合夹层面板以及在所述第二孔内接触所述螺栓接收组件和所述第二复合夹层面板。
条款7.一种用于形成建造物的面板系统，所述面板系统包括：
第一复合夹层面板，具有延伸穿过所述第一复合夹层面板的厚度的第一孔；
凸轮组件，定位在所述第一孔内，所述凸轮组件包括外壳以及能在所述外壳内旋转的凸轮连接器，其中，所述凸轮连接器被配置为接合螺栓的头部；
第二复合夹层面板，具有延伸穿过所述第二复合夹层面板的厚度的第二孔；以及
螺栓接收组件，定位在所述第二孔内，所述螺栓接收组件具有被配置为将所述螺栓的第一端固定在所述螺栓接收组件内的内部保持通道。
条款8.根据条款7所述的面板系统，还包括：
螺栓，具有在第二端上的头部以及在所述第一端上的多个保持翅片。
条款9.根据条款8所述的面板系统，其中，所述螺栓是圣诞树螺栓。
条款10.根据条款8所述的面板系统，其中，所述螺栓由被配置为提供单向塑性变形的材料形成。
条款11.根据条款8所述的面板系统，其中，所述螺栓垂直于所述第一孔延伸到所述第二复合夹层面板外。
条款12.根据条款8所述的面板系统，其中，所述第一复合夹层面板包括第一蒙皮、蜂窝芯部和第二蒙皮，并且其中，所述第二复合夹层面板包括第三蒙皮、蜂窝芯部和第四蒙皮。
条款13.一种方法，包括：
将凸轮组件插入到延伸穿过第一复合面板的厚度的第一孔中，所述凸轮组件包括外壳以及能在所述外壳内旋转的凸轮连接器，其中，所述凸轮连接器被配置为接合螺栓的头部；以及
将螺栓接收组件插入到延伸穿过第二复合面板的厚度的第二孔内，所述螺栓接收组件具有被配置为将所述螺栓的第一端固定在所述螺栓接收组件内的内部保持通道。
条款14.根据条款13所述的方法，还包括：
将灌封材料注入到所述第一孔中所述凸轮组件和所述第一复合面板之间；以及
将所述灌封材料注入到所述第二孔中所述螺栓接收组件和所述第二复合面板之间。
条款15.根据条款14所述的方法，其中，在用于所述第一复合面板或所述第二复合面板中的至少一个的其他插入件的灌封步骤期间执行将所述灌封材料注入到所述第一孔和所述第二孔中。
条款16.根据条款15所述的方法，还包括：
将所述螺栓的所述第一端插入到所述螺栓接收组件中；
将所述螺栓的所述头部插入到所述凸轮组件的所述外壳中；以及
使所述凸轮连接器在所述外壳内旋转，以接合所述螺栓的所述头部并且在所述第一复合面板和所述第二复合面板之间形成接头。
条款17.根据条款16所述的方法，其中，在所述灌封步骤之后的组装步骤期间执行将所述螺栓的所述第一端插入到所述螺栓接收组件中。
条款18.根据条款17所述的方法，其中，所述接头是对接接头。
条款19.根据条款16所述的方法，其中，所述第一复合面板和所述第二复合面板包括多个复合蒙皮，所述方法还包括：
向所述接头施加负荷；以及
通过所述螺栓将施加的剪切负荷传递到所述多个复合蒙皮。
条款20.根据条款13所述的方法，还包括：
使所述螺栓接收组件的内螺栓壳体相对于所述螺栓接收组件的外螺栓壳体旋转，以调节所述螺栓接收组件的长度。
为了说明和描述的目的呈现了对不同的说明性实施例的描述，且并非旨在穷举或限制于所公开形式的实施例。许多修改和变化对本领域普通技术人员而言将是显而易见的。另外，与其他说明性实施例相比，不同的说明性实施例可以提供不同的特征。选择和描述所选的一个或多个实施例是为了最好地解释实施例的原理、实际应用，并且使本领域其他普通技术人员能理解本公开的具有适于预期的特定用途的各种改进的各种实施例。

Claims (15)

1.一种用于联接第一复合夹层面板(209)和第二复合夹层面板(210)的紧固系统(206)，所述紧固系统(206)包括：
凸轮组件(212)，被配置为定位在延伸穿过所述第一复合夹层面板(209)的厚度(217)的第一孔(216)内，所述凸轮组件(212)包括外壳(218)以及能在所述外壳(218)内旋转的凸轮连接器(219)，其中，所述凸轮连接器(219)被配置为接合螺栓(221)的头部(220)；以及
螺栓接收组件(214)，被配置为定位在延伸穿过所述第二复合夹层面板(210)的厚度(224)的第二孔(222)内，所述螺栓接收组件(214)具有被配置为将所述螺栓(221)的第一端(228)固定在所述螺栓接收组件(214)内的内部保持通道(226)。
2.根据权利要求1所述的紧固系统(206)，其中，所述螺栓接收组件(214)包括内螺栓壳体(230)和外螺栓壳体(232)，其中，所述内螺栓壳体(230)的外螺纹(234)接合所述外螺栓壳体(232)的内螺纹(236)，所述紧固系统(206)还包括：
所述螺栓(221)，其中，所述螺栓(221)包括被配置为接合所述螺栓接收组件(214)的所述内部保持通道(226)的多个保持翅片(244)。
3.根据权利要求1或2所述的紧固系统(206)，其中，所述外壳(218)包括被配置为接收所述螺栓(221)的所述头部(220)的开口(246)。
4.根据权利要求3所述的紧固系统(206)，其中，内凸轮壳体(248)中的第一孔(247)和外凸轮壳体(250)中的第二孔(249)形成所述外壳(218)的所述开口(246)。
5.根据权利要求1或2所述的紧固系统(206)，其中，所述外壳(218)包括内凸轮壳体(248)和外凸轮壳体(250)，其中，所述内凸轮壳体(248)和所述外凸轮壳体(250)具有摩擦配合。
6.根据权利要求1或2所述的紧固系统(206)，还包括：
灌封材料，在所述第一孔(216)内接触所述凸轮组件(212)和所述第一复合夹层面板(209)以及在所述第二孔(222)内接触所述螺栓接收组件(214)和所述第二复合夹层面板(210)。
7.一种用于形成建造物(202)的面板系统(204)，所述面板系统(204)包括：
第一复合夹层面板(209)，具有延伸穿过所述第一复合夹层面板(209)的厚度(217)的第一孔(216)；
凸轮组件(212)，定位在所述第一孔(216)内，所述凸轮组件(212)包括外壳(218)以及能在所述外壳(218)内旋转的凸轮连接器(219)，其中，所述凸轮连接器(219)被配置为接合螺栓(221)的头部(220)；
第二复合夹层面板(210)，具有延伸穿过所述第二复合夹层面板(210)的厚度(224)的第二孔(222)；以及
螺栓接收组件(214)，定位在所述第二孔(222)内，所述螺栓接收组件(214)具有被配置为将所述螺栓(221)的第一端(228)固定在所述螺栓接收组件(214)内的内部保持通道(226)。
8.根据权利要求7所述的面板系统(204)，还包括：
螺栓(221)，具有在第二端(252)上的头部(220)以及在所述第一端(228)上的多个保持翅片(244)。
9.根据权利要求8所述的面板系统(204)，其中，所述螺栓(221)是圣诞树螺栓。
10.根据权利要求8或9所述的面板系统(204)，其中，所述螺栓(221)由被配置为提供单向塑性变形的材料形成。
11.根据权利要求8或9所述的面板系统(204)，其中，所述螺栓(221)垂直于所述第一孔(216)延伸到所述第二复合夹层面板(210)外。
12.根据权利要求8或9所述的面板系统(204)，其中，所述第一复合夹层面板(209)包括第一蒙皮(264)、蜂窝芯部(268)和第二蒙皮(266)，并且其中，所述第二复合夹层面板(210)包括第三蒙皮(274)、蜂窝芯部(278)和第四蒙皮(276)。
13.一种方法，包括：
将凸轮组件(212)插入到延伸穿过第一复合面板(207)的厚度(217)的第一孔(216)中，所述凸轮组件(212)包括外壳(218)以及能在所述外壳(218)内旋转的凸轮连接器(219)，其中，所述凸轮连接器(219)被配置为接合螺栓(221)的头部(220)；以及
将螺栓接收组件(214)插入到延伸穿过第二复合面板(208)的厚度(224)的第二孔(222)内，所述螺栓接收组件(214)具有被配置为将所述螺栓(221)的第一端(228)固定在所述螺栓接收组件(214)内的内部保持通道(226)。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：
将灌封材料注入到所述第一孔(216)中所述凸轮组件(212)和所述第一复合面板(207)之间；以及
将所述灌封材料注入到所述第二孔(222)中所述螺栓接收组件(214)和所述第二复合面板(208)之间。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，在用于所述第一复合面板(207)或所述第二复合面板(208)中的至少一个的其他插入件的灌封步骤期间执行将所述灌封材料注入到所述第一孔(216)和所述第二孔(222)中。
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