CN112743344A - 半管状紧固件铆钉的自动化安装的自动化铆钉装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半管状紧固件铆钉的自动化安装的自动化铆钉装置和方法，提供了一种用于安装半管状紧固件铆钉的自动化铆钉装置。所述装置包括数控(NC)钻铆机和控制器。NC钻铆机包括下头部，下头部具有下压力衬套、下钻杆和下砧座以将镦锻力施加到半管状紧固件铆钉的尾部部分。NC钻铆机还包括上头部，上头部具有上压力衬套、上钻杆和上砧座，上砧座保持所述半管状紧固件铆钉以将半管状紧固件铆钉插入在铆钉接收孔中。下钻杆从工件的下侧对铆钉接收孔进行埋孔。控制器引导下砧座的突出部的移动以施加镦锻力，并且在下沉孔内的尾部部分中形成预定的张开轮廓。

Description

半管状紧固件铆钉的自动化安装的自动化铆钉装置和方法

技术领域

本公开整体涉及用于将紧固件铆钉安装在复合结构中的装置和方法，并且更具体地，涉及用于将半管状紧固件铆钉自动化安装在复合结构中的自动化铆钉装置和方法。

背景技术

具有铆钉、螺栓等形式的已知紧固件用于航空航天、汽车、建筑和其他行业的许多应用中，以将一个结构紧固到另一个结构。例如，在航空航天工业中，以铆钉形式的紧固件通常用于将飞机结构(诸如机翼面板、机身面板和尾部面板)紧固在一起或紧固到子结构，并且制造结构组件。单个飞机可以包含几十万个以铆钉形式的紧固件，并且在非常大型的飞机的情况下，可以包含超过一百万个此类紧固件。

在飞机的制造和组装中，复合材料结构通常用于形成机翼、机身、尾部区段和其他部件。通常在复合结构(诸如碳纤维结构)中避免安装实心铆钉 (即具有实心柄部或主体部分的铆钉)，因为铆钉柄部的径向扩展可使复合结构的复合纤维破裂或分层。这继而可导致紧固部分的强度的降低。

半管状紧固件铆钉(即在铆钉的尾部部分处的柄部中具有空心端部或空心开口的铆钉)可以安装在复合结构中，而不出现与实心铆钉安装相关联的问题。存在用于手动安装半管状紧固件铆钉或空心端铆钉的已知方法和设备。然而，半管状紧固件铆钉或空心端铆钉的这种手动安装可能需要使用多个单独的过程和工具，诸如钻头、沉孔、量规和挤压设备，例如，使用笨重的、非人体工学设计的手动工具。这种手动安装的每个过程都可具有固有的问题，这些问题可导致尺寸过大的孔、不均匀的挤压或张开、以及潜在的昂贵返工。此外，通过手动安装，空心端铆钉的尾部部分在安装期间的张开可导致破裂的张开的尾部部分，并且张开的质量可能难以维护。此外，对于将单个空心端铆钉安装到复合结构中，这种手动安装可花费几分钟，例如通常为7分钟或更长。这可导致铆钉安装过程中的增加的安装周期时间和增加的人工，并且继而可增加飞机制造和组装的总体成本。

因此，在本领域中需要用于将半管状紧固件铆钉或空心端铆钉自动化安装在复合结构中的装置和方法，该装置和方法无需手动安装半管状紧固件铆钉或空心端铆钉，减小安装周期时间和昂贵的返工，避免使用笨重的、非人机工程学设计的手动工具，提供半管状紧固件铆钉或空心端铆钉的尾部部分的高质量的自动张开，而不破裂或损坏，并且与已知的装置和方法相比提供显著的优势。

发明内容

本公开的示例性实施方式提供了用于将半管状紧固件铆钉安装在复合结构中的装置和方法。如在下面的详细描述中所讨论的，装置和方法的型式可以提供优于已知的装置和方法的显著优点。

在一个示例性的型式中，提供了用于安装半管状紧固件铆钉的自动化铆钉装置。自动化铆钉装置包括数控钻铆机。

数控钻铆机包括下头部。下头部包括下压力衬套，该下压力衬套被配置为抵靠上压力衬套夹持工件。下头部还包括下钻杆，该下钻杆被配置为从工件的下侧对铆钉接收孔进行埋孔。下头部还包括下砧座，该下砧座能够移动并且被配置为将镦锻力(upset force)施加到半管状紧固件铆钉的尾部部分。下砧座耦接到测力传感器(load cell)，该测力传感器用于提供指示由下砧座施加的镦锻力的水平的信号。

数控钻铆机还包括上头部。上头部包括被配置为接触工件的上侧的上压力衬套。上头部还包括上钻杆，该上钻杆用于在工件的上侧中钻出铆钉接收孔并且用于对铆钉接收孔进行埋孔，以获得铆钉接收孔的上沉孔。上头部还包括上砧座，该上砧座保持半管状紧固件铆钉并且能够在缩回位置和安装位置之间移动，在该安装位置中，上砧座被对准以将半管状紧固件铆钉插入在铆钉接收孔中。下头部上的下钻杆被配置为从工件的下侧对铆钉接收孔进行埋孔以获得铆钉接收孔的下沉孔。

自动化铆钉装置还包括控制器，该控制器被配置为控制上钻杆以从工件的上侧钻出铆钉接收孔并对其进行埋孔，并且被配置为控制下钻杆以从工件的下侧对铆钉接收孔进行埋孔，并且被配置为控制上砧座到安装位置的移动以便将半管状紧固件铆钉安装在铆钉接收孔中。控制器被配置为控制下砧座的移动以将镦锻力施加到安装在铆钉接收孔中的半管状紧固件铆钉的尾部部分，而不超过预定镦锻力。控制器被进一步配置为将铆钉接收孔的下沉孔内的下砧座的突出部的移动引导至超越工件的下侧上的下表面的下表面平面的标称距离，使得下砧座的突出部将镦锻力施加到半管状紧固件铆钉的尾部部分，并且在下沉孔内的尾部部分中形成预定张开轮廓，并且使得预定张开轮廓处于工件的下表面下方。

在另一个示例性型式中，提供了用于半管状紧固件铆钉的自动化安装的方法。该方法包括使用控制器来控制具有上头部和下头部的数控钻铆机，以控制下头部上的下压力衬套的移动，从而施加夹持力以抵靠上头部上的上压力衬套保持工件。

所述方法还包括使用控制器来控制上头部上的上钻杆，以从工件的上侧钻出铆钉接收孔并且对铆钉接收孔进行埋孔，从而获得铆钉接收孔的上沉孔。该方法还包括使用控制器来控制下头部上的下钻杆，以从工件的下侧对铆钉接收孔进行埋孔，从而获得铆钉接收孔的下沉孔。该方法还包括使用控制器来控制上头部上的上砧座从缩回位置到安装位置的移动，在该安装位置中，上砧座被对准以将半管状紧固件铆钉插入在铆钉接收孔中。该方法还包括使用控制器来控制下砧座的移动，以将镦锻力施加到安装在铆钉接收孔中的半管状紧固件铆钉的尾部部分，控制器监测测力传感器，该测力传感器用于提供指示由下砧座施加的镦锻力的水平的信号。

控制器被配置为控制下砧座的移动以将镦锻力施加到安装在铆钉接收孔中的半管状紧固件铆钉的尾部部分，而不超过预定镦锻力。控制器被进一步配置为将铆钉接收孔的下沉孔内的下砧座的突出部的移动引导至超越工件的下侧上的下表面的下表面平面的标称距离，使得下砧座的突出部将镦锻力施加到半管状紧固件铆钉的尾部部分，并且在下沉孔内的尾部部分中形成预定张开轮廓，并且使得预定张开轮廓处于工件的下表面下方。

已经讨论的特征、功能和优点可以在本公开的各种型式中独立地实现，或者可以在另外的其他实施例中进行组合，可参考以下描述和附图来查看其另外的细节。

附图说明

参考以下结合附图进行的详细描述，可以更好地理解本公开，附图示出了优选和示例性型式，但是不一定按比例绘制，其中：

图1是示出用于将半管状紧固件铆钉安装在工件中的示例性自动化铆钉装置的功能框图的图示；

图2A是本公开的自动化铆钉装置的型式的前透视图的图示；

图2B是图2A的自动化铆钉装置的左侧局部透视图的图示；

图3A是安装在图2A的自动化铆钉装置的下头部上的下压力衬套的顶部透视图的图示；

图3B是图3A的下压力衬套的顶部透视图的图示；

图4A是图2A的自动化铆钉装置的下头部的一部分的右侧放大透视图的图示，其示出了下压力衬套、下钻杆和下砧座；

图4B是图4A的下头部的所述部分的左侧透视图的图示，其示出了下压力衬套、下钻杆和下砧座；

图4C是图4B的下砧座的前透视图的图示；

图5是图2A的自动化铆钉装置的上头部的前透视图的图示，该上头部包括上压力衬套、上钻杆和上砧座；

图6是图5的上压力衬套的底部透视图的图示；

图7是图5的上钻杆的前局部透视图的图示；

图8A是安装在上头部中的图5的上砧座的前局部透视图的图示；

图8B是图8A的上砧座的前透视图的图示；

图9是用于控制图2A的自动化铆钉装置的控制器的型式的图示；

图10A是示例性半管状紧固件铆钉的透视底部侧透视图的图示，该半管状紧固件铆钉可以通过图2A的自动化铆钉装置来安装在工件中；

图10B是图10A的半管状紧固件铆钉的透视俯视图的图示；

图10C是图10A的半管状紧固件铆钉的横截面前视图的图示；

图10D是图10A的半管状紧固件铆钉的俯视图的图示；

图10E是在张开之后具有张开的尾部部分的图10A的半管状紧固件铆钉的前透视图的图示；

图10F是图10E的半管状紧固件铆钉的张开的尾部部分的仰视图的图示；

图11A是安装在工件中的示例性半管状紧固件铆钉的横截面前视图的图示，其中半管状紧固件铆钉具有未张开的尾部部分；

图11B是安装在工件中的图11A的半管状紧固件铆钉的横截面前视图的图示，其中半管状紧固件铆钉具有张开的尾部部分；

图12是用于使半管状紧固件铆钉的尾部部分张开的示例性轮廓化铆钉模具的前透视图的图示；

图13是示出了在张开动作之前和在张开动作之后的半管状紧固件铆钉的尾部部分的工件的仰视图的图示；

图14是示出了具有埋入沉孔的铆钉接收孔的工件的仰视图的图示；

图15是示例性半管状紧固件铆钉的横截面前视图的图示，其中张开的尾部部分安装在工件中的具有埋入沉孔的铆钉接收孔中；

图16A是在工件的钻孔和埋孔之前以及在将半管状紧固件铆钉安装在工件中之前的位于自动化铆钉装置中的工件的前透视图的图示；

图16B是图16A的工件的前透视图的图示，该工件通过下压力衬套抵靠上压力衬套夹持工件而夹持在自动化铆钉装置中；

图16C是正由上钻杆钻孔和埋入的图16B的工件的前透视图的图示；

图16D是在上钻杆缩回之后由下钻杆埋入的图16C的工件的前透视图的图示；

图16E是在将半管状紧固件铆钉安装在铆钉接收孔中之前的图16D的工件和自动化铆钉装置的前透视图的图示，其中上砧座和下砧座移动到安装位置；

图16F是图16E的工件的前透视图的图示，其中上砧座和下砧座将半管状紧固铆钉安装在工件中；

图17是示出了本公开的方法的示例性型式的流程图的图示；

图18是包含具有半管状紧固件铆钉的铆接结构的飞行器的透视图的图示，该半管状紧固件铆钉具有使用本公开的自动化安装方法和自动化铆钉装置来铆接的张开的尾部部分；

图19是飞机制造和维护方法的型式的流程图；以及

图20是飞机的型式的功能框图的图示。

在本公开中示出的附图表示所呈现的型式的各个方面，并且将仅详细讨论差异。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图更全面地描述所公开的型式或示例，在附图中示出了一些但并非全部的公开型式。实际上，可以提供几个不同的型式，并且不应将其解释为限于本文提出的型式。而是，提供这些型式以使得本公开将是透彻的并且将本公开的范围充分传达给本领域技术人员。

现在参考附图，图1是示出了自动化铆钉装置10的示例性型式的功能框图的示意图，该自动化铆钉装置用于经由自动化安装12将一个或多个半管状紧固件铆钉14或空心端铆钉安装在结构16(诸如工件18)中。图2A是本公开的自动化铆钉装置10的型式的前透视图的图示，并且图2B是图2A的自动化铆钉装置10的左侧局部透视图的图示。

自动化铆钉装置10(参见图1、图2A-2B)优选包括数控(NC)钻铆机 10a(参见图1、图2A-2B)。例如，自动化铆钉装置10可以包括诸如在美国专利号5,042,137和美国专利号5,222,289中公开的装置，这些专利申请的全部内容通过引用以其整体并入本文。

如图1所示，结构16(诸如工件18(也参见图11A、图16A))优选地包括复合工件18a(也参见图11A、图16A)。工件18的示例性型式(诸如复合工件18a)可包括飞机后缘控制表面18b(参见图1)，或另一种合适的飞机控制表面或结构。

如图1中进一步所示，结构16(诸如工件18)具有上侧20(也参见图 11A、图16A)，其上表面22(也参见图11A、图16A)基本上设置在上表面平面24(也参见图11A)中。如图1中进一步所示，结构16(诸如工件18) 具有下侧26(也参见图11A、图16A)，其下表面28(也参见图11A、图16A) 基本上设置在下表面平面30(也参见图11A)中。如图1中进一步所示，工件18具有工件厚度32(也参见图16A)。

如图1中进一步所示，结构16(诸如工件18)优选地包括：具有第一侧 36a和第二侧36b的第一上零件34(也参见图11A、图16B)或板，以及具有第一侧40a和第二侧40b的第二下零件38(参见图11A、图16B)或板。如图1所示，工件18的第一上零件34优选地包括诸如以第一复合飞机部件34b 形式的第一复合零件34a(也参见图11A)。如图1中进一步所示，工件18的第二下零件38优选地包括诸如以第二复合飞机部件38b形式的第二复合零件 38a(也参见图11A)。第一上零件34(诸如第一复合零件34a，例如第一复合飞机部件34b)以及第二下零件38(诸如第二复合零件38a，例如第二复合飞机部件38b)通过一个或多个半管状紧固件铆钉14(参见图1、图11A-11B) 紧固在一起。工件18的示例性型式(诸如以飞机后缘控制表面18b的形式) 由第一复合飞机部件34b组成，该第一复合飞机部件通过一个或多个半管状紧固件铆钉14紧固到第二复合飞机部件38b。

尽管图1、图11A-11B和图16B所示的工件18包括通过一个或多个半管状紧固件铆钉14紧固或固定在一起的两个零件(包括第一上零件34或板以及第二下零件38或板)，但工件可以包括通过一个或多个半管状紧固件铆钉 14紧固或固定在一起的多于两个的零件或板。在由自动化铆钉装置10执行的钻孔和铆接操作期间，工件18基本上设置在水平面42(参见图1)中。

如图1和图2A-2B所示，自动化铆钉装置10(诸如数控钻铆机10a)包括耦接到下头部46和上头部48的框架44。如图2A-2B所示，下头部46与上头部48间隔开并且与其相对定位。下头部46(参见图1、图2A-2B)包括下压力衬套50(参见图1、图2A-2B)，该下压力衬套安装在下头部46(参见图1、图2A-2B)的平台62(参见图1、图2A-2B)上并且耦接到该平台。

现在参考图3A和图3B，图3A是安装在图2A的自动化铆钉装置10的下头部46的平台62上的下压力衬套50的俯视透视图的图示，并且图3B是图3A的下压力衬套50的俯视透视图的图示。如图3A-3B所示，下压力衬套 50具有耦接到凸缘底部部分54的圆柱形主体部分52。如图3A-3B进一步所示，圆柱形主体部分52具有端部开口56，该端部开口具有被配置为接合并接触工件18(参见图1、图16A-16B)的下侧26(参见图1、图16A-16B)的下表面部分28a(参见图1、图16A-16B)的接合表面58。如图3A-3B所示，接合表面58位于圆柱形主体部分52上方。凸缘底部部分54具有被配置为安装到下头部46(参见图3A)的平台62(参见图3A)的底端60(参见图3B)。端部开口56(参见图3B)的直径64(参见图3B)具有足够的尺寸，以允许耦接到自动化铆钉装置10的工具68(参见图2A-2B、图4A-4B)的接触端部 66(参见图4A-4B)在对工件18执行的钻孔和铆接操作期间穿过端部开口56。

下压力衬套50(参见图1、图2A-2B、图3A-3B、图16B)被配置为抵靠上头部48的上压力衬套70(参见图1、图2A-2B、图6、图16B)夹持工件 18(参见图1、图16B)，并且通过夹持力72(参见图1)耦接到上头部48。如图16B所示，工件18的下侧26的下表面部分28a邻近并且抵靠下压力衬套50，例如抵靠下压力衬套50的接合表面58(参见图3B)进行夹持，并且工件18的上侧20的上表面部分22a邻近并且抵靠上压力衬套70，例如抵靠上压力衬套70的接合表面73(参见图6)进行夹持。由下压力衬套50施加以抵靠上压力衬套70夹持工件18的夹持力72可以在100lbs(一百磅)至1000lbs(一千磅)的范围内，这取决于被夹持的结构16(参见图1)(诸如工件18(参见图1))的类型和尺寸。一旦工件18被夹持在下压力衬套50和上压力衬套70之间，则可以获得表示工件厚度32的上压力衬套70和下压力衬套50之间的距离202(参见图1)的测量值200(参见图1)。

下头部46(参见图1、图2A)还包括工具68(参见图2A)，该工具包括下钻杆74(参见图1、图2A)和下砧座76(参见图1、图2A)；并且上头部 48(参见图1、图2A)还包括工具68(参见图2A)，该工具包括上钻杆78 (参见图1、图2A)和上砧座80(参见图1、图2A)。针对包括下钻杆74、下砧座76、上钻杆78和上砧座80的工具68的中心性要求是重要的。优选地，包括上钻杆78(用于保持具有钻尖164(参见图7)的钻头，该钻头具有用于接触工件18的接触端部66(参见图7))和上砧座80的上工具与包括下钻杆 74和下砧座76的下工具在0.005英寸内同心。

上钻杆78(参见图1、图7、图16C)被配置用于钻孔，并且在工件18 (参见图1、图16C)的上侧20(参见图1、图16C)的部分20a(参见图16C) 中钻出铆钉接收孔82(参见图1、图11A、图16C)。上钻杆78被进一步配置用于埋孔并且对铆钉接收孔82进行埋孔以获得铆钉接收孔82的上沉孔84(参见图1、图11A)。优选地，铆钉接收孔82(参见图1、图14)是间隙配合的铆钉接收孔82a(参见图1、图11A)。如本文所用，“间隙配合的铆钉接收孔”是指铆钉接收孔的直径略大于半管状紧固件铆钉的轴的直径，以便在半管状紧固件铆钉安装在工件中时，使得半管状紧固件铆钉的轴能够滑入铆钉接收孔中。半管状紧固件铆钉14(参见图1)的尾部部分120(参见图1)的张开有助于将半管状紧固件铆钉14保持在铆钉接收孔82(参见图1)中。

下钻杆74(参见图1、图4A、图16D)被配置用于对工件18(参见图1、图16D)的下侧26(参见图1、图16D)的一部分26a(参见图16D)进行埋孔。下钻杆74被配置为从工件18的下侧26沉孔或埋入铆钉接收孔82(参见图1、图13、图15、图16D)以获得铆钉接收孔82的下沉孔86(参见图1、图13、图15)。下沉孔86(参见图1、图13、图15)是埋入沉孔87(参见图 1、图13、图15)。

上钻杆78和上砧座80可以被标准化为相对于工件18的上侧20(参见图 1、图16A、图16B)的上表面22(参见图1、图16A)成约+/-1°(正负一度)。下钻杆74和下砧座76可以被标准化为相对于工件18的下侧26(参见图1、图16A)的下表面28(参见图1、图16A)成约+/-1°(正负一度)。

现在参考图4A-4C，图4A是图2A的自动化铆钉装置10(诸如数控钻铆机10a)的下头部46的一部分46a的右侧放大透视图，示出了下压力衬套50、工具68(诸如下钻杆74)和工具68(诸如下砧座76，例如可移动下砧座76a)。图4B是图4A的下头部46的所述部分46a的左侧透视图，示出了下压力衬套 50、下钻杆74和下砧座76(诸如可移动下砧座76a)。图4C是图4B的下砧座76(诸如可移动下砧座76a)的前透视图的图示。

图4A-4B示出了在高于下钻杆74且高于下砧座76的高度下安装在平台 62上的下压力衬套50。下钻杆74(参见图4A、图16B)被配置为可被移动并且下钻杆74是可移动的，使得其可被移动或穿梭到下压力衬套50(参见图 4A-4B、图16B)正下方的位置，并且被配置为与下压力衬套50的端部开口 56(参见图4A-4B、图16B)对准并且是被对准的，并且被配置为在工件18 的下侧26的钻孔操作以及埋孔或埋入操作期间与工件18(参见图16D)的下侧26(参见图16D)的所述部分26a(参见图16D)和铆钉接收孔82对准并且是被对准的。下钻杆74被配置为移动并且从缩回位置88a(参见图16A) 移动到下埋孔位置88b(参见图16B)，使得下钻杆74在对准位置90(参见图16B)与下压力衬套50(参见图1、图3A、图16B)的端部开口56(参见图1、图3A、图16B)对准并且与铆钉接收孔82对准。

如图4A所示，下钻杆74包括用于从工件18的下侧26埋孔或埋入铆钉接收孔82的导向尖端92，并且包括形状基本上是柱形并且耦接到缸96的主体94。缸96可以是液压的或气动的，并且被配置为使下钻杆74朝向和远离工件18的下侧26移动。下钻杆74优选地通过在具有输出轴(未示出)的马达壳体(未示出)中的马达98(参见图1)(例如，电动马达或液压马达)提供动力，或者可以通过另一个合适的动力装置提供动力。

图4A-4C还示出了工具68(诸如下砧座76，例如可移动的下砧座76a)。下砧座76(参见图4A-4C)包括第一端部部分100a(参见图4A-4C)和第二端部部分100b(参见图4C)。如图4A-4C所示，下砧座76还包括在第一端部部分100a的顶部处的突出部102，以及耦接在第一端部部分100a和第二端部部分100b之间的主体部分104。在一个示例性型式中，主体部分104的形状通常是柱形，并且具有张开的下部分106(参见图4B-4C)，该张开的下部分被配置为装配在耦接到下头部46(参见图4B)的环形凸缘110(参见图4B) 的凹陷部108(参见图4B)内。如图4C所示，在一个示例性型式中，下砧座 76还包括基部部分112，该基部部分从主体部分104的张开的下部分106向下延伸至第二端部部分100b。

下砧座76(参见图4A-4B)(诸如可移动下砧座76a(参见图4A-4B))被配置为向上和向下移动通过下压力衬套50(参见图4A-4B)的端部开口56(参见图4A-4B)，其中突出部102(参见图4B)提供了接触端部66(参见图4B) 以接触工件18(参见图1、图16F)的下侧26(参见图1、图16F)中的铆钉接收孔82(参见图16F)。下砧座76被配置为移动并且从缩回位置114a(参见图4B、图16A)移动到安装位置114b(参见图16E)，使得下砧座76在对准位置116(参见图1、图16E)与下压力衬套50(参见图1、图3A、图16E) 的端部开口56(参见图1、图3A、图16E)对准并且与铆钉接收孔82对准。

下砧座76被配置为向安装在铆钉接收孔82(参见图1、图11B、图13) 中的半管状紧固件铆钉14(参见图1、图10A、图11B、图13)的尾部部分 120(参见图1、图11B、图13)施加镦锻力118(参见图1)(也称为挤压力或张开力)并且这样施加，但不超过预定镦锻力118a(参见图1)。下砧座76 被配置为使用轮廓化铆钉模具122(参见图1、图12)并且这样使用。经由轮廓化铆钉模具122，通过下砧座76的突出部102(参见图4A-4C)施加镦锻力118，以使半管状紧固件铆钉14的尾部部分120向外张开。镦锻力118(诸如预定的镦锻力118a)优选在3000lbs(三千磅)至9000lbs(九千磅)的范围内，这取决于尾部部分120的孔230(参见图10C)的孔径124(参见图10C) 的尺寸，并且取决于半管状紧固件铆钉14的尾部部分120(诸如未张开的尾部部分120a(参见图10C))的直径125(参见图10C)。轮廓化铆钉模具122 经由下砧座76施加镦锻力118，以使半管状紧固件铆钉14的尾部部分120朝向下沉孔86(参见图11A)的下沉孔表面86a(参见图11A)向外镦锻或张开，以使尾部部分120移动超越处于未张开位置126的尾部部分120(参见处于未张开位置126或状态的尾部部分120，如图10A、图11A、图13所示)的孔径124(参见图10C)，使得尾部部分120形成为处于张开位置128(参见处于张开位置128或状态的尾部部分120，如图10E、图11B、图13所示)，从而避免施加压缩力和粉碎半管状紧固件铆钉的中心以及粉碎成复合工件的复合材料。

轮廓化铆钉模具122(参见图12)被配置为形成半管状紧固件铆钉14的尾部部分120的张开轮廓130(参见图1、图10E、图11B、图13)，诸如预定的张开轮廓130a(参见图1、图10E、图11B、图13)。张开轮廓130(诸如预定的张开轮廓130a)优选地包括半管状紧固件铆钉14的尾部部分120中的大体喇叭形张开轮廓130b(参见图1、图10E、图11B、图13)。因此，由下砧座76使用轮廓化铆钉模具122来致使半管状紧固件铆钉14的尾部部分 120在铆钉接收孔82(参见图1、图11B、图13)的下沉孔86(参见图1、图 11B、图13)内经历张开动作132(参见图1)。下砧座76的突出部102(参见图1、图4A-4C)被配置为移动并且在铆钉接收孔82的下沉孔86内超越工件18(参见图1)的下侧26(参见图1)上的下表面28(参见图1)的下表面平面30(参见图1、图11A)移动到标称距离134(参见图1)，使得下砧座76的突出部102将镦锻力118(参见图1)施加到半管状紧固件铆钉14的尾部部分120，并且在下沉孔86(参见图11B)的尾部部分120(参见图11B) 中形成预定的张开轮廓130a(参见图11B)，并且使得预定的张开轮廓130a 位于工件18的下表面28下方。因此，下砧座76经过下表面平面30(参见图 11A)移动标称距离134，并且刚好足以使轮廓化铆钉模具122(参见图12) 向外张开半管状紧固件铆钉14的从铆钉接收孔82中稍微突出的尾部部分120。

如图1和图2A所示，自动化铆钉装置10(诸如数控钻铆机10a)还包括位于自动化铆钉装置10的下头部46内的测力传感器136。测力传感器136监测由下砧座76施加到安装在工件18的铆钉接收孔82中的半管状紧固件铆钉 14的尾部部分120的镦锻力118。测力传感器136提供指示由下砧座76施加的镦锻力118的水平119(参见图1)的信号138(参见图1)。

如图1和图2A所示，自动化铆钉装置10(例如数控钻铆机10a)还包括下推杆组件140。如图2A所示，下砧座76优选地经由容纳多个部件的下推杆组件140耦接到测力传感器136。下推杆组件140定位在下头部46内并穿过下头部，并且下推杆组件140具有顶端142a(参见图2A)和底端142b(参见图2A)。如图2A所示，下砧座76优选地安置或安装在下推杆组件140的顶端142a上，并且测力传感器136优选地位于下推杆组件140的底端142b 处。下推杆组件140被配置为移动并且使下砧座76朝向和远离工件18(参见图16F)的具有铆钉接收孔82(参见图16F)的下侧26(参见图16F)与半管状紧固件铆钉14的尾部部分120一起移动。下推杆组件140可以通过电动马达(未示出)来移动或驱动。另选地，下推杆组件140可以通过液压缸(未示出)、气压缸(未示出)或另一种合适的移动装置来移动。

如图1和图2B所示，自动化铆钉装置10(诸如数控钻铆机10a)还包括耦接到下头部46的下索引头部144。下索引头部144被配置为移动并且使下钻杆74朝向和远离下沉孔位置88b(参见图16B)移动，并且下索引头部144 被配置为移动并且使下砧座76朝向和远离安装位置114b(参见图16E)移动。

现在参考图5，图5是图2A的自动化铆钉装置10(诸如数控钻铆机10a) 的上头部48的前透视图，其示出了上压力衬套70、工具68(诸如上钻杆78) 和工具68(诸如上砧座80)。如图5所示，耦接到框架44的上头部48可以经由轨道系统148(也参见图2A-2B)移动。如图5进一步所示，上压力衬套 70包括耦接到凸缘底部部分152的柱形主体部分150。如图5进一步所示，柱形主体部分150具有端部开口154，并且凸缘底部部分152具有上头部接合端部156。如图5进一步所示，上钻杆78包括钻尖164、耦接到钻尖164的主体166、耦接到主体166的缸168以及为上钻杆78提供动力的马达169。

现在参考图6，图6是图5的上压力衬套70的底部透视图的图示。如图 6所示，上压力衬套70包括耦接到凸缘底部部分152的柱形主体部分150。柱形主体部分150具有端部开口154，该端部开口具有被配置为接合并接触工件18(参见图1、图16B)的上侧20(参见图1、图16B)的上表面部分22a (参见图1、图16B)的接合表面73。如图6所示，接合表面73所位于的水平面与圆柱状主体部分150的水平面处于不同的水平。凸缘底部部分152(参见图6)具有被配置为安装到上头部48(参见图5)的上头部接合端部156(参见图6)。端部开口154(参见图6)的直径158(参见图6)具有足够的尺寸，以允许耦接到自动化铆钉装置10的工具68(参见图2A、图7、图8B)的接触端部66(参见图2A、图7、图8B)在对工件18执行的钻孔和铆接操作期间穿过端部开口154。如图16B所示，工件18的上侧20的上表面部分22a 邻近并且抵靠上压力衬套70，例如邻近和抵靠上压力衬套70的接合表面73 (参见图6)进行夹持。

现在参考图7，图7是图5的上钻杆78的前局部透视图的图示。上钻杆 78(参见图5、图17、图16C)被配置用于钻孔，并且在工件18(参见图1、图16C)的上侧20(参见图1、图16C)的所述部分20a(参见图16C)中并通过工件18钻出铆钉接收孔82(参见图1、图11A、图14、图16C)，并且上钻杆78被配置用于埋孔并且对铆钉接收孔82进行埋孔以获得铆钉接收孔82的上沉孔84(参见图1、图11A)。上钻杆78被配置为移动并且从缩回位置160a(参见图16E)移动到上钻孔和埋孔位置160b(参见图16B)，使得上钻杆78在对准位置162(参见图16B)中与上压力衬套70(参见图1、图5、图16B)的端部开口154(参见图1、图5、图6、图16B)对准并且与铆钉接收孔82(参见图16B)对准。

如图7所示，上钻杆78包括用于在工件18(参见图16C)的上侧20(参见图16C)中并且通过工件18钻出铆钉接收孔82的钻尖164。如图7进一步所示，上钻杆78包括主体166，该主体的形状基本上为柱形并且耦接到缸168。主体166设置在钻尖164和缸168之间。缸168可以是液压的或气动的，并且被配置为使上钻杆78朝向和远离上压力衬套70和工件18的上侧20移动。上钻杆78优选地通过在具有输出轴(未示出)的马达壳体(未示出)中的马达169(参见图1、图5)(例如，电动马达或液压马达)提供动力，或者可以通过另一个合适的动力装置提供动力。

现在参考图8A-8B，图8A是安装在上头部48的一部分48a中的图5的上砧座80(诸如可移动上砧座80a)的前局部透视图的图示，并且图8B是图 8A的上砧座80的前透视图的图示。图8A-8B示出了工具68(诸如上砧座80，例如可移动的上砧座80a)，其包括细长的主体部分170和围绕主体部分170 设置的偏置螺旋弹簧172。偏置螺旋弹簧172在上砧座80的上部分174a(参见图8B)和下部分174b(参见图8B)之间延伸，并且大体平行于上砧座80 的移动的向上和向下方向。如图8B所示，下砧座76的下部分174b包括套环 176以及用于保持每个半管状紧固件铆钉14的两个或更多个铆钉接收指状件 178。通常通过使各个半管状紧固件铆钉(其中的一个在图8B中被指定为14) 从耦接到上砧座80的铆钉进料器组件179(参见图1)向下经过来将该铆钉进料至上砧座80。铆钉进料器组件179可包括料仓(未显示)，该料仓将每个半管状紧固件铆钉14进料通过进料管(未显示)并且然后一个接一个地横向进入铆钉接收指状件178，该铆钉接收指状件支撑每个半管状紧固件铆钉14 并且使其插入和穿过形成在待铆接的工件18中的铆钉接收孔82。半管状紧固件铆钉14可以仅通过重力或者通过针对向下移动通过进料管的半管状紧固件铆钉14的气压而向下穿过进料管，这在铆接机领域中是众所周知的。上砧座 80优选地能够经由液压缸、气动缸或电动缸(未示出)或另一个合适的移动装置来朝向和远离工件18(参见图16E、图16F)的上侧20(参见图16E、图16F)移动。

上砧座80(参见图5、图8A-8B、图16E)被配置为保持半管状紧固件铆钉14(参见图8B、图16E)。上砧座80被配置为移动并且从缩回位置180a (参见图16D)移动到安装位置180b(参见图16E、图16F)，使得上砧座80 在对准位置182(参见图16E)与上压力衬套70(参见图1、图6、图16E) 的端部开口154(参见图1、图6、图16E)对准并且与铆钉接收孔82对准，使得上砧座80可以将半管状紧固件铆钉14(参见图16E)插入在工件18的铆钉接收孔82(参见图16E)中。当处于缩回位置180a时，上砧座80优选地接收半管状紧固件铆钉14。

如图1和图16E所示，自动化铆钉装置10(诸如数控钻铆机10a)还包括上索引头部184。一旦上钻杆78已经在工件18的上侧20中钻出铆钉接收孔82并对其进行埋孔，则上索引头部184(参见图1、图16E)使上钻杆78 移动远离与上压力衬套70和铆钉接收孔82的对准位置162(参见图16B)，并且使上砧座80从缩回位置180a(参见图16D)移动到安装位置180b(参见图16E)，其中上砧座80在对准位置182(参见图16E)与上压力衬套70 和铆钉接收孔82(参见图16E)对准。如图16F所示，下面将详细讨论，上砧座80然后向下延伸并且将半管状紧固件铆钉14插入工件18的铆钉接收孔 82中。

如图1和图2B所示，自动化铆钉装置10(例如数控钻铆机10a)还包括上推杆组件186(也参见图16E)。上推杆组件186耦接到上头部48(参见图 2B)，并且上推杆组件186具有耦接到上砧座80的下端188a(参见图2B)。上推杆组件186被配置为使上砧座80朝向和远离工件18(参见图16E)的具有铆钉接收孔82的上侧20(参见图16E)移动。上推杆组件186可以通过电动马达(未示出)来移动或驱动。另选地，上推杆组件186可以通过液压缸 (未示出)、气压缸(未示出)或另一种合适的移动装置来移动。

如图1和图2A所示，自动化铆钉装置10(诸如数控钻铆机10a)耦接到控制系统190并且通过控制系统190的控制器192来控制。现在参考图9，图 9是控制系统190的型式的图示，该控制系统包括用于控制图2A的自动化铆钉装置10的控制器192。如图2A和图9所示，控制系统190包括控制器192 以及将控制系统190的控制器192连接到自动化铆钉装置10的一个或多个连接器元件194。连接器元件194可以包括电线连接器元件、电无线连接器元件、或另一种合适类型的连接器元件。控制器192还可以通过连接器元件194中的一个连接到电源(未示出)。操作员可以在距自动化铆钉装置10较远的位置远程操作具有控制器192的控制系统190，或者可以在紧密接近自动化铆钉装置10的附近位置操作具有控制器192的控制系统190。控制系统190还可以包括键盘(未示出)或用于输入数据的其他装置，并且控制器192还可以包括可用于拨入测量值或力信息或其他合适信息的各种控制设备。

控制器192(参见图1、图2A、图9)被配置为控制上钻杆78(参见图1、 2A)以从工件18(参见图1)的上侧20(参见图1)钻出铆钉接收孔82(参见图1)并对其进行埋孔。控制器192(参见图1、图2A、图9)被进一步配置为控制下钻杆74(参见图1、图2A)以从工件18的下侧26对铆钉接收孔 82进行埋孔。控制器192被进一步配置为控制上砧座80(参见图1、图2A) 到安装位置180b(参见图16E)的移动以将半管状紧固件铆钉14(参见图8B、图10A、图16E)安装在铆钉接收孔82(参见图11A、图16E)中。

控制器192被进一步配置为控制下砧座76(参见图1、图2A)的移动以将镦锻力118(参见图1)施加到安装在铆钉接收孔82中的半管状紧固件铆钉14(参见图1、图10A、图10C)的尾部部分120(参见图1、图10A、图 10C)，而不超过预定镦锻力118a(参见图1)。控制器192被进一步配置为将铆钉接收孔82的下沉孔86(参见图1、图11A、图15)内的下砧座76的突出部102(参见图1、图4B)的移动196(参见图1)引导至超越工件18的下侧26(参见图1)上的下表面28(参见图1)的下表面平面30(参见图1、图11A)的标称距离134(参见图1)，使得下砧座76的突出部102将镦锻力 118施加到半管状紧固件铆钉14的尾部部分120，并且在下沉孔86内的尾部部分120中形成预定的张开轮廓130a(参见图1、图11B)，并且使得预定的张开轮廓130a位于工件18的下表面28下方。

如图1所示，自动化铆钉装置10的控制系统190还包括测量部件198，该测量部件被配置为确定表示工件厚度32的上压力衬套70与下压力衬套50 之间的距离202的测量值200(也参见图16A)。控制器192被配置为确定工件厚度32，控制器192在该工件厚度内限定区域约束204(参见图1)以用于限制下砧座76在朝向安装位置114b(参见图16E)移动的方向上的行进206 (参见图1)，以便避免与工件18碰撞208(参见图1)。控制器192被进一步配置为将移动210(参见图1)引导到超越下砧座76的突出部102的区域约束204，并且进入铆钉接收孔82的下沉孔86，以将镦锻力118施加到半管状紧固件铆钉14的尾部部分120，使得下砧座76引起尾部部分120在铆钉接收孔82的下沉孔86内的张开。

现在参考图10A-10F，图10A是示例性半管状紧固件铆钉14(诸如钛半管状紧固件铆钉14a)的透视仰视侧视图的图示，该半管状紧固件铆钉在张开之前具有未张开的尾部部分120a，并且可以使用图2A的自动化铆钉装置10 来安装在工件18(参见图1)中。半管状紧固件铆钉14也可以称为空心端铆钉。图10B是图10A的半管状紧固件铆钉14(诸如钛半管状紧固件铆钉14a) 的透视俯视侧视图的图示。图10C是图10A的半管状紧固件铆钉14(诸如钛半管状紧固件铆钉14a)的横截面前视图的图示。图10D是图10A的半管状紧固件铆钉14(诸如钛半管状紧固件铆钉14a)的俯视图的图示。图10E是在张开之后具有张开的尾部部分120b的图10A的半管状紧固件铆钉14(例如，钛半管状紧固件铆钉14a)的透视前视图的图示。图10F是图10E的半管状紧固件铆钉14(诸如钛半管状紧固件铆钉14a)的张开的尾部部分120b的仰视图的图示。

如图10A-10C、图10E和图10F所示，半管状紧固件铆钉14(诸如钛半管状紧固件铆钉14a)包括尾部部分120。图10A示出了处于未张开位置126 的尾部部分120(诸如未张开的尾部部分120a)。图10E和图10F示出了处于张开位置128的尾部部分120(诸如张开的尾部部分120b)。半管状紧固件铆钉14(诸如钛半管状紧固件铆钉14a)还包括头部部分222(参见图10A-10E) 以及设置在头部部分222和尾部部分120之间的柄部部分224(参见图 10A-10C、图10D)。如图10B-10D所示，头部部分222在头部部分222的顶端228中具有中心开口226。

如图10A、图10C和图10E所示，尾部部分120具有孔230，该孔包括半管状紧固件铆钉14的尾部部分120内的空心区域232。如图10C所示，半管状紧固件铆钉14(诸如钛半管状紧固件铆钉14a)的尾部部分120(诸如未张开的尾部部分120a)中的孔230具有孔直径124。如图10C进一步所示，尾部部分120(诸如未张开的尾部部分120a)的直径125大于孔直径124。当下砧座76(参见图1、图4C)使用轮廓化铆钉模具122以形成张开轮廓130 (参见图10E)(诸如预定的张开轮廓130a(参见图10E))时，包括空心区域232的孔230被配置为接收轮廓化铆钉模具122(参见图12)并且这样接收，该张开轮廓包括在半管状紧固件铆钉14(参见图10E)的尾部部分120 (参见图10E)(诸如张开的尾部部分120b(参见图10E))中的大体喇叭形张开轮廓130b(参见图10E)。当尾部部分120从未张开的尾部部分120a(参见图10C)张开到张开的尾部部分120b(参见图10E)时，在孔230的入口处的孔直径124(参见图10C)和在尾部部分120的端部处的尾部部分120的直径125(参见图10C)的尺寸都增加。

半管状紧固件铆钉14的抓握长度选择和适当的抓握长度对于紧固的结构接头是重要的。如果抓握长度太短，则可能无法实现拉伸特性；并且如果抓握长度太长，则铆钉也可能由于拉伸特性而过早发生故障。优选地，其中尾部部分120具有空心区域232或空心端部的半管状紧固件铆钉14(诸如钛半管状紧固件铆钉14a)的抓握长度约为0.03英寸。相比之下，在柄部中无空心端部或空心区域的实心铆钉的抓握长度为约0.060英寸。如本文所用，“抓握长度”是指半管状紧固件铆钉或空心端铆钉的柄部部分的无螺纹部分的长度。

现在参考图11A-11B，图11A是安装在工件18中的示例性半管状紧固件铆钉14(诸如钛半管状紧固件铆钉14a)的横截面前视图，其中半管状紧固件铆钉14在经历张开动作132(参见图1)之前具有处于未张开位置126的以未张开的尾部部分120a形式的尾部部分120。图11B是安装在工件18中的图11A的半管状紧固件铆钉14(诸如钛半管状紧固件铆钉14a)的横截面前视图的图示，其中半管状紧固件铆钉14在经历通过下砧座76和轮廓化铆钉模具122(参见图12)的张开动作132(参见图1)之后，具有处于张开位置 128的具有张开的尾部部分120b形式的尾部部分120。图11B示出了具有张开轮廓130(诸如预定的张开轮廓130a，例如大体喇叭形张开轮廓130b)的张开的尾部部分120b。

如图11A-11B所示，在尾部部分120中具有孔230的半管状紧固件铆钉 14(诸如钛半管状紧固件铆钉14a)被安装在铆钉接收孔82(诸如间隙配合的铆钉接收孔82a)中，该铆钉接收孔已被钻孔通过结构16(包括工件18)。如图11A-11B进一步所示，并且如上所述，结构16(诸如工件18)优选地包括具有带上表面22的上侧20的复合工件18a。上表面22基本上设置在上表面平面24(参见图11A)中。如图11A-11B进一步所示，结构16(诸如工件 18)具有带下表面28的下侧26。下表面28基本上设置在下表面平面30(参见图11A)中。如图11A-11B进一步所示，结构16(诸如工件18)包括第一上零件34(其优选地包括第一复合零件34a)并且包括第二下零件38(其优选地包括第二复合零件38a)。如图11A所示，第一上零件34具有第一侧36a 和第二侧36b，并且第二下零件38具有第一侧40a和第二侧40b。第一上零件34(诸如第一复合零件34a)和第二下零件38(诸如第二复合零件38a)通过半管状紧固件铆钉14紧固在一起。第一上零件34的第二侧36b邻近第二下零件38的第一侧40a。

如图11A-11B进一步所示，当半管状紧固件铆钉14安装在铆钉接收孔82 中时，半管状紧固件铆钉14的头部部分222定位在上沉孔84中，并且头部部分222的顶端228与工件18的上侧20上的上表面22的上表面平面24(参见图11A)基本齐平(例如，0.002-0.003英寸齐平)。通过上钻杆78(参见图 1)对铆钉接收孔82进行埋孔，以获得铆钉接收孔82的上沉孔84(参见图 11A-11B)。进一步通过下钻杆74(参见图1)对铆钉接收孔82进行埋孔，以获得铆钉接收孔82的具有下沉孔表面86a(参见图11A)的下沉孔86(参见图11A-11B)。

现在参考图12，图12是用于张开半管状紧固件铆钉14(诸如钛半管状紧固件铆钉14a)的尾部部分120(诸如未张开的尾部部分120a(参见图11A)) 以获得张开的尾部部分120b(参见图11B)的示例性轮廓化铆钉模具122的前透视图的图示。如图12所示，轮廓化铆钉模具122包括第一端部部分234a、第二端部部分234b以及设置在第一端部部分234a与第二端部部分234b之间的主体部分236。轮廓化铆钉模具122(参见图12)的第一端部234a(参见图12)经由下砧座76(参见图1、图2A)将力施加到尾部部分120(参见图 11B)以使尾部部分120向外张开，并且在半管状紧固件铆钉14(参见图11B) 的尾部部分120的孔230(参见图11B)中形成轮廓238a(参见图11B)，该轮廓与轮廓化铆钉模具122(参见图12)的轮廓238b(参见图12)相同。

现在参考图13，图13是结构16(诸如工件18，例如复合工件18a)的下侧26的下表面28的仰视图的图示，其示出了在经历张开动作132(参见图 1)之前和经历张开动作132之后的半管状紧固件铆钉14(诸如钛半管状紧固件铆钉14a)的尾部部分120。

图13示出了在经历张开动作132(参见图1)之前的安装在工件18中的铆钉接收孔82中的处于未张开位置126的半管状紧固件铆钉14(诸如钛半管状紧固件铆钉14a)的尾部部分120(诸如未张开的尾部部分120a)。如图13 所示，铆钉接收孔82具有下沉孔86，该下沉孔具有下沉孔表面86a，在经历张开动作132之后，经由下砧座76(参见图1)使用轮廓化铆钉模具122来施加的镦锻力118(参见图1)，未张开的尾部部分120a将朝向该下沉孔表面向外张开并进入。

图13还示出了在经历张开动作132之后(其中下砧座76已施加镦锻力 118)的安装在工件18中的铆钉接收孔82中的处于张开位置128的半管状紧固件铆钉14(诸如钛半管状紧固件铆钉14a)的尾部部分120(诸如张开的尾部部分120b)。如图13进一步所示，张开的尾部部分120b具有张开轮廓130 (诸如预定的张开轮廓130a，例如大体喇叭形张开轮廓130b)。

现在参考图14，图14是结构16(诸如工件18，例如复合工件18a)的下侧26的下表面28的仰视图的图示，其示出了铆钉接收孔82(诸如间隙配合的铆钉接收孔82a)，该铆钉接收孔具有包括埋入沉孔87的下沉孔86(即埋入埋孔式铆钉接收孔)。图14示出了埋入沉孔87中的尾部部分120(诸如张开的尾部部分120b)。如本文所用，“埋入沉孔”是指进入工件的材料中的沉孔(诸如深沉孔)，其在侧壁上具有直边缘，例如与表面(诸如下表面28 (参见图14))成90°(九十度)角。埋入沉孔87提供了供张开的尾部部分 120b在下表面28下方向外张开的空间。下钻杆74(参见图1)被配置为从下侧26(参见图14)对铆钉接收孔82(参见图14)进行埋孔以获得期望尺寸和形状的下沉孔86(参见图14)，其中下沉孔86可包括埋入沉孔87(参见图 14)。

现在参考图15，图15是具有处于张开位置128的尾部部分120(诸如张开的尾部部分120b)的示例性半管状紧固件铆钉14(诸如钛半管状紧固件铆钉14a)的横截面前视图的图示，该铆钉安装在具有埋入沉孔87的铆钉接收孔82(诸如间隙配合的铆钉接收孔82a)中，该埋入沉孔在结构16(诸如工件18，例如复合工件18a)中。如图15所示，半管状紧固件铆钉14的头部部分222邻近铆钉接收孔82的上沉孔84。如图15进一步所示，张开的尾部部分120b邻近具有埋入沉孔87的铆钉接收孔82的下沉孔86的下沉孔表面 86a。

如图15进一步所示，结构16(诸如工件18，例如复合工件18a)具有带上表面22的上侧20并且具有带下表面28的下侧26。如图15进一步所示，结构16(诸如工件18)包括第一上零件34(其优选地包括第一复合零件34a) 并且包括第二下零件38(其优选地包括第二复合零件38a)。如图15进一步所示，第一上零件34(诸如第一复合零件34a)和第二下零件38(诸如第二复合零件38a)通过半管状紧固件铆钉14紧固在一起。图15还示出了半管状紧固件铆钉14的尾部部分120中的孔230以及由轮廓化铆钉模具122(参见图12)形成的孔230的轮廓238a。如图15进一步所示，张开的尾部部分120b 具有张开轮廓130(诸如预定的张开轮廓130a，例如大体喇叭形张开轮廓130b)。

如图15进一步所示，当半管状紧固件铆钉14被安装在铆钉接收孔82中时，半管状紧固件铆钉14的头部部分222定位在上沉孔84中，并且头部部分222的顶端228与工件18的上侧20上的上表面22的上表面平面24(参见图1、图11A)基本齐平(例如，0.002-0.003英寸齐平)。通过上钻杆78(参见图1)对铆钉接收孔82进行埋孔，以获得铆钉接收孔82的上沉孔84(参见图15)。进一步通过下钻杆74(参见图1)对铆钉接收孔82进行埋孔，以获得下沉孔86(参见图15)，其在一个型式中可以是具有埋入沉孔87(参见图15)的形式。

现在参考图16A-16F，其示出了示例性自动化安装过程240的各个步骤，图16A是在工件18的钻孔和埋孔之前以及在将半管状紧固件铆钉14安装在工件18中之前的结构16(诸如工件18，例如复合工件18a)的前透视图的图示，在自动化安装过程240的定位步骤240a中将该工件定位在自动化铆钉装置10(诸如数控钻铆机10a)中。如图16A所示，包括最初诸如通过粘结或其他合适的耦接而耦接到第二下零件38的第一上零件34的工件18被定位在自动化铆钉装置10的上压力衬套70的接合表面73和下压力衬套50的接合表面58之间。工件18具有工件厚度32(参见图16A)。如图16A所示，工件18的上侧20的上表面22面对上压力衬套70的接合表面73和端部开口154，并且工件18的下侧26的下表面28的下表面部分28a与下压力衬套50的接合表面58和端部开口56接触。图16A示出了具有工具68的下头部46，该工具包括处于缩回位置88a的下钻杆74和处于缩回位置114a的下砧座76。图16A还示出了带有工具68的上头部48，该工具包括上钻杆78和处于缩回位置180a的上砧座80。

现在参考图16B，图16B是图16A的结构16(诸如工件18，例如复合工件18a)的前透视图的图示，通过下压力衬套50抵靠上压力衬套70夹持工件18，在自动化安装过程240的夹持步骤240b中将该工件夹持在自动化铆钉装置10(诸如在数控钻铆机10a)中。如图16B所示，包括耦接到第二下零件 38的第一上零件34的工件18被夹持在自动化铆钉装置10的上压力衬套70 和下压力衬套50之间。下头部46上的下压力衬套50施加夹持力72(参见图16B)以抵靠上头部48上的上压力衬套70夹持工件18。如上所述，由下压力衬套50施加以抵靠上压力衬套70夹持工件18的夹持力72优选在100lbs (一百磅)至1000lbs(一千镑)的范围内，这取决于被夹持的结构16(参见图16B)(诸如工件18(参见图16B))的类型和尺寸。如图16B所示，工件18的上侧20的上表面部分22a与上压力衬套70的端部开口154接触。如图16B进一步所示，工件18的下侧26的下表面部分28a与下压力衬套50的端部开口56接触。图16B还示出了表示工件厚度32(参见图1、图16A)的上压力衬套70和下压力衬套50之间的距离202。

当下压力衬套50抵靠上压力衬套70夹持工件18时，下头部46上的下钻杆74(参见图16B)移动或穿梭到低于下压力衬套50并且低于工件18的下侧26的下埋孔位置88b(参见图16B)。如图16B所示，包括下钻杆74的导向尖端92的下钻杆74在对准位置90与下压力衬套50的端部开口56对准。下钻杆74优选地被标准化为相对于工件18的下侧26(参见图16B)的下表面部分28a(参见图16B)成约+/-1°(正或负一度)。

图16B还示出了处于上钻孔和埋孔位置160b的上钻杆78，该位置位于上压力衬套70上方和工件18的上侧20上方。如图16B所示，上钻杆78(包括上钻杆78的钻尖164)在对准位置162与上压力衬套70的端部开口154对准。上钻杆78优选地被标准化为相对于工件18的上侧20(参见图16B)的上表面部分22a(参见图16B)成约+/-1°(正或负一度)。图16B还示出了上头部48的上砧座80，其临近上钻杆78并且在其侧面。

现在参考图16C，图16C是图16B的工件18(诸如复合工件18a)的前透视图的图示，在自动化安装过程240的上钻杆钻孔和埋孔步骤240c中，使用自动化铆钉装置10(诸如数控钻铆机10a)通过上钻杆78对该工件进行钻孔和埋孔。如图16C所示，上钻杆78通过以下方式来执行上钻杆钻孔和埋孔操作242：使钻尖164(参见图16B)陷入通过上压力衬套70的内部，通过上压力衬套70的端部开口154(参见图16B)，并且通过第一上零件34的上表面22，以将铆钉接收孔82钻孔和埋孔到工件18的上侧20的所述部分20a 中并通过工件18。控制系统190(参见图1、图2A)的控制器192(参见图1、图2A)控制上头部48上的上钻杆78的移动214(参见图1)，以从工件18 的上侧20的所述部分20a钻出铆钉接收孔82并且将其钻入该部分中，并且对铆钉接收孔82进行埋孔，以便获得铆钉接收孔82的上沉孔84(参见图1、图11A)。铆钉接收孔82优选地包括间隙配合的铆钉接收孔82a(参见图1、图11A、图15)。图16C还示出了在上钻杆78附近的上砧座80，并且示出了与工件18的第二下零件38接触的下压力衬套50，并且示出了下头部46的下钻杆74。

现在参考图16D，图16D是在上头部48的上钻杆78在上钻杆缩回操作 244中向上缩回之后的图16C的工件18(诸如复合工件18a)的前透视图的图示，在自动化安装过程240的下钻杆埋孔步骤240d中，使用自动化铆钉装置 10(诸如数控钻铆机10a)通过下钻杆74对该工件进行埋孔，其中上钻杆78 的钻尖164缩回通过铆钉接收孔82，通过工件18的第一上零件34的上表面 22，通过上压力衬套70的端部开口154(参见图16B)，并且通过上压力衬套70。图16D还示出了处于缩回位置180a的上砧座80。

如图16D进一步所示，下头部46的下钻杆74通过以下方式来执行下钻杆埋孔操作245：使下钻杆74的导向尖端92陷入通过下压力衬套50，通过端部开口56(参见图16B)，并且通过第二下零件38的下表面28，进入工件 18的下侧26的所述部分26a中，以对铆钉接收孔82的下侧进行钻孔和埋孔。控制系统190(参见图1、图2A)的控制器192(参见图1、图2A)控制下头部46上的下钻杆74的移动216(参见图1)，以从工件18的下侧26的所述部分26a钻出铆钉接收孔82并且将其钻入该部分中，并且对铆钉接收孔82 进行埋孔，以便获得铆钉接收孔82的下沉孔86(参见图1、图11A)。下沉孔86可以包括埋入沉孔87(参见图1、图14、图15)。

现在参考图16E，图16E是在将半管状紧固件铆钉14安装到铆钉接收孔 82中之前的工件18和图16D的自动化铆钉装置10(诸如数控钻铆机10a) 的前透视图的图示，其中在自动化安装过程240的铆钉安装定位步骤240e中，将上钻杆78和下钻杆74分别移动到缩回位置160a、88a，并且将上砧座80 和下砧座76分别移动到安装位置180b、114b。

如图16E所示，上头部48的上钻杆78远离以及朝向上压力衬套70的所述侧面缩回和移动或穿梭到缩回位置160a，该缩回位置不与上压力衬套70和铆钉接收孔82对准。上索引头部184(参见图16E)优选地将上钻杆78移动到上砧座80的侧面的缩回位置160a。

然后，上头部48(参见图16E)的上砧座80(参见图16E)移动或穿梭到上压力衬套70上方和铆钉接收孔82上方的安装位置180b(参见图16E) 中。图16E示出了在上砧座80的内部具有半管状紧固件铆钉14的上砧座80。上砧座80被配置为接收并且从耦接到上砧座80的铆钉进料器组件179(参见图1)接收半管状紧固件铆钉14。在上砧座80移动到安装位置180b(参见图 16E)之前，上砧座80可以从铆钉进料器组件179接收或被供给半管状紧固件铆钉14。

如图16E所示，上砧座80在对准位置182与上压力衬套70的端部开口 154对准并且与工件18中的铆钉接收孔82对准。控制器192(参见图1、图 2A)控制上头部48上的上砧座80的从缩回位置180a(参见图16D)到安装位置180b(参见图16E)的移动218(参见图1)，其中上砧座80在对准位置 182(参见图16E)与上压力衬套70的端部开口154(参见图16E)对准并且与铆钉接收孔82对准，以将半管状紧固件铆钉14(参见图16E)插入在铆钉接收孔82中，使得半管状紧固件铆钉14的头部部分222(参见图11A)被按压抵靠上沉孔84(参见图11A)。

如图16E进一步所示，下头部46的下钻杆74远离下压力衬套50缩回和移动或穿梭到缩回位置88a，该缩回位置不与下压力衬套50和铆钉接收孔82 对准，并且下头部46的下砧座76移动或穿梭到在下压力衬套50下方且在工件18中的铆钉接收孔82下方的安装位置114b。如图16E所示，下砧座76 在对准位置116与下压力衬套50的端部开口56对准并且与铆钉接收孔82对准。图16E进一步示出了通过工件18的第一上零件34的上侧20和第二下零件38的下侧26形成的铆钉接收孔82。

在将半管状紧固件铆钉14的长度选择为通过工件18并在工件18内充分和正确安装时，自动化铆钉装置10检测到工件18的工件厚度32(参见图1、图16A)或对其进行编程以接收半管状紧固件铆钉14。优选地，半管状紧固件铆钉14具有相对于工件18的工件厚度32的约+/-0.005英寸(正或负0.005 英寸)的长度。

现在参考图16F，图16F是工件18(诸如复合工件18a)和图16E的自动化铆钉装置10(诸如数控钻铆机10a)的前透视图的图示，其中上砧座80 和下砧座76执行自动化安装过程240的铆钉安装步骤240f，以将半管状紧固铆钉14(参见图16E)安装在工件18中。如图16F所示，上头部48的上砧座80从安装位置180b朝向上压力衬套70并朝向工件18的第一上零件34的上侧20向下移动，以执行铆钉插入操作246以便将半管状紧固铆钉14(参见图16E)插入或安装在已在工件18中钻孔和埋孔的铆钉接收孔82中。图16F 还示出了在上砧座80的侧面的上钻杆78。

控制系统190(参见图1、图2A)的控制器192(参见图1、图2A)控制上砧座80从缩回位置180a(参见图16D)到安装位置180b(参见图16E、图16F)的移动218(参见图1)，其中上砧座80在对准位置182(参见图16E) 与上压力衬套70(参见图16E)的端部开口154(参见图16E)对准并且与铆钉接收孔82对准，以将半管状紧固件铆钉14(参见图16E)插入在铆钉接收孔82中。当通过上砧座80将半管状紧固件铆钉14插入并安装在铆钉接收孔 82中时，半管状紧固件铆钉14的头部部分222(参见图10A、图11A)位于上沉孔84(参见图11A)中，并且与工件18(参见图11A、图16F)的上侧 20(参见图11A、图16F)上的上表面22(参见图11A、图16D)的上表面平面24(参见图11A)基本齐平。

在上砧座80(参见图16F)将半管状紧固件铆钉14(参见图16E)插入在铆钉接收孔82(参见图16F)中之后，下头部46(参见图16F)的下砧座 76(参见图16F)经由下推杆组件140(参见图16F)向上移动，从安装位置 114b(参见图16E)朝向下压力衬套50(参见图16B)并朝向工件18(参见图16F)的第二下零件38(参见图16F)的下侧26(参见图16F)移动以执行镦锻力施加操作248，由此下砧座76经由轮廓化铆钉模具122(参见图12) 将镦锻力118(参见图16F)施加到安装在铆钉接收孔82(参见图16F)中的半管状紧固件铆钉14(参见图10A、图10C、图11A、图16E)的尾部部分 120(参见图10A、图10C、图11A)，而不超过预定镦锻力118a(参见图1)。

控制系统190(参见图1、图2A)的控制器192(参见图1、图2A)控制下砧座76的移动220(参见图1)以将镦锻力118(参见图16F)或铆钉尾部部分张开力施加到半管状紧固件铆钉14的尾部部分120，并且控制器192 将铆钉接收孔82(参见图16F)的下沉孔86(参见图1、图11A)内的下砧座76的突出部102(参见图1、图4A-4C)的移动196(参见图1)引导至超越工件18(参见图1、图16F)的下侧26(参见图1、图16F)上的下表面28 (参见图1、图11A、图16D)的下表面平面30(参见图1、图11A)的标称距离134(参见图1)，使得下砧座76的突出部102(参见图4A)将镦锻力 118(参见图16F)施加到半管状紧固件铆钉14的尾部部分120并且在下沉孔 86(参见图1、图11B)内的尾部部分120(参见图11B)中形成张开轮廓130 (参见图1、图11B)，诸如预定的张开轮廓130a(参见图1、图11B)，并且使得预定的张开轮廓130a(参见图1、图11B)位于工件18的下表面28下方。

经由轮廓化铆钉模具122(参见图12)，通过下砧座76(参见图16F)的突出部102施加镦锻力118，以使半管状紧固件铆钉14的尾部部分120向外张开。镦锻力118(诸如预定镦锻力118a)优选在3000lbs(三千磅)至9000 lbs(九千磅)的范围内，这取决于尾部部分120的孔230(参见图10C)的孔径124(参见图10C)的尺寸，并且取决于半管状紧固件铆钉14的尾部部分 120(诸如未张开的尾部部分120a(参见图10C))的直径125(参见图10C)。

图16F还示出了在下砧座76的侧面的下钻杆74。下钻杆74处于缩回位置88a(参见图16F)。

在半管状紧固件铆钉14(例如半管状紧固件铆钉14a)安装在工件18中并且完成自动化安装过程240(参见图16A-16F)之后，从上压力衬套70和下压力衬套50之间松开具有已安装的半管状紧固件铆钉14的工件18，并且从自动化铆钉装置10(诸如数控钻铆机10a)移除工件18。自动化安装过程 240(参见图16A-16F)中的所有步骤可以在约7(七)秒内完成。

现在参考图17，图17是示出了本公开的方法250的示例性型式的流程图的图示。提供了用于半管状紧固件铆钉14(参见图1)(诸如钛半管状紧固件铆钉14a(参见图1))的自动化安装12(参见图1)的方法250(参见图17)。图17中的框表示操作和/或其部分或元件，并且连接各个框的线并不暗示操作或其部分或元件的任何特定顺序或依赖性。图17和本文阐述的方法250的步骤的公开不应被解释为必须确定要执行步骤的顺序。而是，尽管指示了一种示意性顺序，但应当理解，可以适当地修改步骤的顺序。因此，某些操作可能以不同的顺序或同时执行。

如图17所示，方法250包括以下步骤：使用控制系统190(参见图1) 的控制器192(参见图1、图2A、图9)来控制252具有上头部48(参见图1、图2A-2B)和下头部46(参见图1、图2A-2B)的自动化铆钉装置10(参见图1、图2A-2B)(诸如数控钻铆机10a(参见图1、图2A-2B))，以控制下头部46上的下压力衬套50(参见图1、图2A-2B)的移动212(参见图1)，以施加夹持力72(参见图1)以便抵靠上头部48上的上压力衬套70(参见图1、图2A-2B)保持工件18(参见图1)。

控制252(参见图17)数控钻铆机10a以控制下头部46上的下压力衬套 50的移动212以便施加夹持力72来抵靠上头部48上的上压力衬套70保持工件18的步骤还可包括：控制数控钻铆机10a以控制下头部46上的下压力衬套50的移动212以便施加夹持力72来保持包括复合工件18a(参见图1)的工件18。

控制252(参见图17)数控钻铆机10a以控制下头部46上的下压力衬套 50的移动212以便施加夹持力72来抵靠上头部48上的上压力衬套70保持工件18的步骤还可包括：控制数控钻铆机10a以控制下头部46上的下压力衬套50的移动212以便施加夹持力72来保持工件18，该工件包括紧固在一起的第一复合材料飞机部件34b(参见图1)和第二复合材料飞机部件38b(参见图1)。

控制252(参见图17)数控钻铆机10a以控制下头部46上的下压力衬套 50的移动212以便施加夹持力72来抵靠上头部48上的上压力衬套70保持工件18的步骤还可包括：控制数控钻铆机10a以控制下头部46上的下压力衬套50的移动212以便施加夹持力72来保持工件18，该工件包括飞机后缘控制表面18b(参见图1)，该表面包括紧固到第二复合飞机部件38b的第一复合飞机部件34b。

如图17所示，方法250还包括以下步骤：使用控制器192来控制254上头部48上的上钻杆78(参见图1、图2A、图7)的移动214(参见图1)，以从工件18(参见图1、图16C)的上侧20(参见图1、图16C)的一部分20a (参见图16C)钻出铆钉接收孔82(参见图1、图11A、图16C)并且对铆钉接收孔82进行埋孔，以便获得铆钉接收孔82的上沉孔84(参见图1、图11A)。

控制254(参见图17)上钻杆78以钻出铆钉接收孔82的步骤还可以包括：控制上钻杆78以钻出铆钉接收孔82，该铆钉接收孔包括间隙配合的铆钉接收孔82a(参见图1、图11A、图15)。

如图17所示，方法250还包括以下步骤：使用控制器192来控制256下头部46上的下钻杆74(参见图1、图2A、图16D)的移动216(参见图1)，以从工件18(参见图1、图16D)的下侧26(参见图1、图16D)的一部分26a(参见图16D)对铆钉接收孔82进行埋孔，以便获得铆钉接收孔82的下沉孔86(参见图1)。

控制256(参见图17)下钻杆74以对铆钉接收孔82进行埋孔来获得下沉孔86的步骤还可以包括：控制下钻杆74的移动216以从工件18的下侧26 埋入铆钉接收孔82，以便获得埋入沉孔87(参见图1、图14、图15)。

如图17所示，方法250还包括以下步骤：使用控制器192来控制258上头部48的上砧座80(参见图1、图2A-2B、图8B)从缩回位置180a(参见图16D)到安装位置180b(参见图16E)的移动218(参见图1)，其中上砧座80在对准位置182(参见图16E)与上压力衬套70(参见图16E)的端部开口154(参见图16E)对准并且与铆钉接收孔82对准，以将半管状紧固件铆钉14(参见图10A、图16E)插入在铆钉接收孔82中。

控制258(参见图17)上砧座80的移动218的步骤(其中对准上砧座80 以将半管状紧固件铆钉14插入铆钉接收孔82中)还可包括：控制上砧座80 的移动218，其中对准上砧座80以插入包括头部部分222(参见图10A、图 11A)的半管状紧固件铆钉14(参见图10A、图11A)，当半管状紧固件铆钉 14安装在铆钉接收孔82(参见图11A)中时，该头部部分位于上沉孔84(参见图11A)中，并且与工件18(参见图1、图11A)的上侧20(参见图1、图 11A)上的上表面22(参见图1、图11A)的上表面平面24(参见图1、图11A) 基本齐平。

控制258(参见图17)上砧座80的移动218的步骤(其中对准上砧座80 以将半管状紧固件铆钉14插入铆钉接收孔82中)还可包括：控制上砧座80 的移动218，其中对准上砧座80以插入包括钛半管状紧固件铆钉14a(参见图1、图10A)的半管状紧固件铆钉14。

如图17所示，方法250还包括以下步骤：使用控制器192来控制260下砧座76(参见图1、图2A-2B、图4C、图16E)的移动220(参见图1)以将镦锻力118(参见图1)施加到安装在铆钉接收孔82中的半管状紧固件铆钉 14的尾部部分120(参见图1、图10A、图11A-11B)，其中控制器192被配置为监测并且监测测力传感器136(参见图1、图2A)以提供指示由下砧座 76施加的镦锻力118的水平119(参见图1)的信号138(参见图1)。

控制器192被配置为控制下砧座76的移动220以将镦锻力118施加到安装在铆钉接收孔82中的半管状紧固件铆钉14的尾部部分120，而不超过预定镦锻力118a(参见图1)。控制器192被进一步配置为将铆钉接收孔82(参见图1、图11A)的下沉孔86(参见图1、图11A)内的下砧座76的突出部102 (参见图1、图4A-4C)的移动196(参见图1)引导至超越工件18(参见图 1)的下侧26(参见图1)上的下表面28(参见图1、图11A)的下表面平面 30(参见图1、图11A)的标称距离134(参见图1)，使得下砧座76(参见图4A)的突出部102(参见图4A)将镦锻力118施加到半管状紧固件铆钉 14的尾部部分120并且在下沉孔86(参见图1、图11B)内的尾部部分120 (参见图11B)中形成张开轮廓130(参见图1、图11B)，诸如预定的张开轮廓130a(参见图1、图11B)，并且使得预定的张开轮廓130a(参见图1、图 11B)位于工件18(参见图11B)的下表面28(参见图11B)下方。

控制260(参见图17)下砧座76的移动220的步骤还可以包括，通过下砧座76使用轮廓化铆钉模具122(参见图1、图12)，其中轮廓化铆钉模具 122被配置为在半管状紧固件铆钉14(参见图11B)的尾部部分120(参见图 11B)中形成包括大体喇叭形张开轮廓130b(参见图1、图11B)的预定的张开轮廓130a(参见图11B)。

如图17所示，在控制260下砧座76的移动220之前，方法250可任选地还包括以下步骤：获得262表示工件厚度32(参见图1、图16A)的上压力衬套70和下压力衬套50之间的距离202(参见图1)的测量值200(参见图1)，以及然后经由控制器192(参见图2A、图9)来确定工件厚度32，控制器192在该工件厚度内限定区域约束204(参见图1)以用于限制工具在区域约束204内的行进206(参见图1)，诸如限制下砧座76在朝向安装位置114b (参见图16E)移动的方向上的行进206(参见图1)，以便避免与工件18碰撞208(参见图1)。控制器192被配置为将移动210(参见图1)引导到超越下砧座76的突出部102的区域约束204，进入铆钉接收孔82的下沉孔86中，以将镦锻力118(参见图1)施加到半管状紧固件铆钉14的尾部部分120，使得下砧座76引起尾部部分120在铆钉接收孔82的下沉孔86内的张开。

现在参考图18，图18是诸如具有飞机270a形式的飞行器270的透视图的图示，该飞行器包含铆接结构288(诸如铆接的飞机结构290)，该铆接结构具有带张开的尾部部分120b(参见图11B、图13、图15)的半管状紧固件铆钉14，使用自动化安装12的方法250(参见图17)并且使用本公开的自动化铆钉装置10(参见图1、图2A)(诸如数控钻铆机10a(参见图1、图2A))。如图18进一步所示，诸如以飞机270a形式的飞行器270包括机身272、机头 274、驾驶舱276、机翼278、发动机280、以及包括垂直稳定器284和水平稳定器286的尾翼282。尽管图18所示的飞机270a通常表示具有一个或多个铆接结构288(诸如一个或多个铆接的飞机结构290)的商用乘客飞机，但所公开的型式和示例的教导内容可以应用于其他乘客飞机。例如，所公开的型式和示例的教导内容可以应用于货物飞机、军用飞机、旋翼飞机和其他类型的飞机或飞行器、以及航空航天器、卫星、太空发射器、火箭和其他航空航天器。

现在参考图19和图20，图19是飞机制造和维护方法300的实施例的流程图，并且图20是飞机316的实施例的功能框图的图示。参照图19-20，可以在如图19所示的飞机制造和维护方法300以及如图20所示的飞机316的背景下描述本公开的型式。在预生产期间，示例性飞机制造和维护方法300 (参见图19)可包括飞机316(参见图20)和材料采购304(参见图19)的规定和设计302(参见图19)。在制造期间，进行飞机316(参见图20)的部件和子组件制造306(参见图19)和系统集成308(参见图19)。此后，飞机 316(参见图20)可以经历认证和交付310(参见图19)以便投入使用312(参见图19)。当由客户使用312(参见图19)时，可以安排飞机316(参见图20) 进行例行维修和维护314(参见图19)，其还可包括修改、重新配置、翻新和其他合适的服务。

飞机制造和维护方法300(参见图19)的每个过程可以由系统集成商、第三方和/或经营者(例如，客户)执行或进行。为了本说明书的目的，系统集成商可包括但不限于任何数量的飞机制造商和主系统分包商；第三方可包括但不限于任何数量的供应商、分包商和供应者；并且经营者可包括航空公司、租赁公司、军事实体、服务组织和其他合适的经营者。

如图20所示，通过示例性飞机制造和维护方法300生产的飞机316可以包括具有多个系统320和内部322的机身318。如图20进一步所示，系统320 的示例可以包括推进系统324、电气系统326、液压系统328和环境系统330 中的一者或多者。可以包括任何数量的其他系统。尽管示出了航空示例，但本公开的原理可应用于其他工业，诸如包括汽车的汽车工业，包括船只、船舶和潜艇的海洋工业，以及其他合适的工业。

可以在飞机制造和维护方法300(参见图19)的任何一个或多个阶段中采用本文实施的方法和系统。例如，可以以类似于在飞机316(参见图20) 投入使用312(参见图19)时生产的部件或子组件的方式来生产或制造与部件和子组件制造306(参见图19)相应的部件或子组件。同样，可以例如通过充分加速飞机316(参见图20)的组装或减少飞机的成本，在部件和子组件制造306(参见图19)和系统集成308(参见图19)期间利用一种或多种方法实施例、系统实施例或其组合。类似地，当飞机316(参见图20)在使用312(参见图19)时，可利用方法型式、系统型式或它们的组合中的一者或多者，例如但不限于维修和维护314(参见图19)。

自动化铆钉装置10(参见图1)和方法250(参见图17)的公开型式提供了针对铆接结构16(参见图1)(诸如工件18(参见图1)以及优选是复合工件18a(参见图1)或其他复合或碳纤维结构)的自动化安装过程240(参见图16A-16F)，其使用半管状紧固件铆钉14(参见图1、图10A)或空心端铆钉，该铆钉具有带空心区域232(参见图10C)或空心端部的尾部部分120 (参见图1、图10A)，该尾部部分经历张开以具有张开轮廓130(参见图1、图13)，诸如大体喇叭形的张开轮廓130b(参见图1、图13)。自动化铆钉装置10(参见图1)和方法250(参见图17)提供了用于将半管状紧固件铆钉 14(诸如钛半管状紧固件铆钉14a)成功安装在结构16(诸如复合结构)中的自动化安装过程240(参见图16A-16F)，而没有已知手动铆钉安装的问题。

不同于没有空心端部并且可在铆接和安装在这种复合材料或碳纤维的情况下由于实心铆钉的柄部的径向膨胀而使复合材料或碳纤维破裂或分层的实心铆钉，在所公开的自动化铆钉装置10(参见图1、图2A)和方法250(参见图17)中使用的具有各自带有空心区域232(参见图10C)或空心端部的尾部部分120(参见图1、图10A)的半管状紧固件铆钉14(参见图1、图10A) 可以安装在复合结构或碳纤维结构中，而不使复合结构(诸如复合工件18a)的复合材料或碳纤维破裂或分层。使用所公开的自动化铆钉装置10(参见图 1、图2A)和方法250(参见图17)，仅张开的尾部部分120b(参见图11B、图13)扩展到下沉孔86(参见图11B、图13)中，并且柄部部分224(参见图10A、图10C)在铆钉接收孔82(参见图11B、图13)或下沉孔86中没有径向扩展。除了用粉碎的铆钉尾部填充下沉孔86之外，还通过下砧座76(参见图1、图4C)使用轮廓化铆钉模具122(参见图12)，该下砧座通过控制器 192(参见图1、图2A)控制，其中下砧座76将镦锻力118(参见图1)或挤压力或张开力施加到半管状紧固件铆钉14(参见图1、图10A)的尾部部分 120(参见图1、图10A)以形成张开轮廓130(参见图11B、图13)(诸如大体喇叭形的张开轮廓130b(参见图11B、图13))，该张开轮廓符合或匹配由下钻杆74形成的下沉孔86(参见图11B、图13)。

另外，在快速自动化安装过程240(参见图16A-16F)(该过程对于每个安装的半管状紧固件铆钉14可在约7(七)秒内完成)中，自动化铆钉装置 10(参见图1)和方法250(参见图17)的公开型式提供了半管状紧固件铆钉 14(参见图10A、图13)(诸如钛半管状紧固件铆钉14a(参见图10A、图13)) 的自动化安装12(参见图1)。相比之下，在工件中手动安装半管状紧固件铆钉可能花费约7(七)分钟以上的时间来手动钻孔和安装单个半管状紧固件铆钉。因此，自动化铆钉装置10(参见图1)和方法250(参见图17)提供了半管状紧固件铆钉14(参见图10A、图13)在工件18中以快速方式的自动化安装12(参见图1)，与已知的手动铆钉安装方法相比，该快速方式可产生显著的时间节约和劳力节约。时间节约和劳力节约继而可导致总体飞机制造和组装成本的减少。

此外，自动化铆钉装置10(参见图1)和方法250(参见图17)的公开型式提供了半管状紧固件铆钉14(参见图10A、图13)在工件18(参见图 16A-16F)中的自动化安装12(参见图1)，并且从而避免在工件中手动安装半管状紧固件铆钉，该手动安装可需要使用多个单独的过程和工具，诸如钻头、沉孔、量规和挤压设备，并且该手动安装可导致尺寸过大的孔、不规则的挤压或张开以及潜在的昂贵返工。通过用于将半管状紧固件铆钉14(参见图10A，图13)自动化安装12(参见图1)在工件18(参见图16A-16F)中的所公开的自动化铆钉装置10(参见图1)和方法250(参见图17)，避免了任何可能的尺寸过大的孔、不规则挤压或张开、以及可能与手动安装相关联的潜在昂贵返工。此外，对于自动化装置12，半管状紧固件铆钉14的尾部部分120的张开是高质量的，并且避免破裂的张开的尾部部分和可能与手动安装相关联的对组件的损坏。

另外，通过自动化铆钉装置10(参见图1)的半管状紧固件铆钉14在工件18中的自动化安装12和方法250(参见图17)可实现更好的紧固接头，可显著减小安装周期和与手动安装的铆钉相关联的昂贵的返工，可消除或避免与手动安装相关联的笨重的、非人机工程学设计的手动工具的使用，并且可提供半管状紧固件铆钉14或空心端铆钉的尾部部分120的高质量的自动张开，而不破裂或损坏。此外，通过自动化铆钉装置10(参见图1)的半管状紧固件铆钉14在工件18中的自动化安装12和方法250(参见图17)利用鲁棒的机器部件，包括上钻杆78和下钻杆74以用于铆钉接收孔82的准确准备和埋孔，利用针对给定材料厚度(诸如工件厚度32(参见图16A))的半管状紧固件铆钉14的合适抓握长度的选择，并且利用刚性机器头部(诸如上砧座 80和下砧座74)以用于对半管状紧固件铆钉14的尾部部分120进行同心挤压和张开。这导致受控的、符合人体工程学的和快速的用于安装半管状紧固件铆钉14的自动化安装过程240(参见图16A-16F)，该半管状紧固件铆钉具有尾部部分120，每个尾部部分具有可经历自动化张开的空心区域232(参见图11B)或空心端部。

另外，本公开包括根据以下条款所述的实施例：

条款1.一种用于安装半管状紧固件铆钉(14)的自动化铆钉装置(10)，所述自动化铆钉装置(10)包括：

数控钻铆机(10a)，所述数控钻铆机包括：

下头部(46)，所述下头部包括：

下压力衬套(50)，所述下压力衬套被配置为抵靠上压力衬套(70) 夹持工件(18)；

下钻杆(74)，所述下钻杆被配置为从所述工件(18)的下侧(26) 对铆钉接收孔(82)进行埋孔；以及

下砧座(76)，所述下砧座能够移动并且被配置为将镦锻力(118) 施加到所述半管状紧固件铆钉(14)的尾部部分(120)，所述下砧座(76)耦接到测力传感器(136)，所述测力传感器用于提供指示由所述下砧座(76)施加的所述镦锻力(118)的水平(119)的信号(138)；以及

上头部(48)，所述上头部包括：

所述上压力衬套(70)，所述上压力衬套被配置为接触所述工件 (18)的上侧(20)；

上钻杆(78)，所述上钻杆用于在所述工件(18)的所述上侧(20) 中钻出所述铆钉接收孔(82)并且用于对所述铆钉接收孔(82)进行埋孔，以获得所述铆钉接收孔(82)的上沉孔(84)；

上砧座(80)，所述上砧座保持所述半管状紧固件铆钉(14)并且能够在缩回位置(180a)和安装位置(180b)之间移动，在所述安装位置中，所述上砧座(80)被对准以将所述半管状紧固件铆钉 (14)插入在所述铆钉接收孔(82)中，

其中所述下头部(46)上的所述下钻杆(74)被配置为从所述工件 (18)的所述下侧(26)对所述铆钉接收孔(82)进行埋孔以获得所述铆钉接收孔(82)的下沉孔(86)；以及

控制器(192)，所述控制器被配置为控制所述上钻杆(78)以从所述工件(18)的所述上侧(20)钻出所述铆钉接收孔(82)并对其进行埋孔，并且被配置为控制所述下钻杆(74)以从所述工件(18)的所述下侧(26)对所述铆钉接收孔(82)进行埋孔，并且被配置为控制所述上砧座(80)到所述安装位置(180b)的移动以便将所述半管状紧固件铆钉(14)安装在所述铆钉接收孔(82)中，

其中所述控制器(192)被配置为控制所述下砧座(76)的移动以将所述镦锻力(118)施加到安装在所述铆钉接收孔(82)中的所述半管状紧固件铆钉(14)的所述尾部部分(120)，而不超过预定镦锻力(118a)，并且

其中所述控制器(192)被配置为将所述铆钉接收孔(82)的所述下沉孔(86)内的所述下砧座(76)的突出部(102)的移动(196)引导至超越所述工件(18)的所述下侧(26)上的下表面(28)的下表面平面(30)的标称距离(134)，使得所述下砧座(76)的所述突出部(102)将所述镦锻力(118)施加到所述半管状紧固件铆钉(14)的所述尾部部分(120)并且在所述下沉孔(86)内的所述尾部部分(120)中形成预定的张开轮廓(130a)，并且使得所述预定的张开轮廓(130a)处于所述工件(18)的所述下表面(28)下方。

条款2.根据权利要求1所述的自动化铆钉装置(10)，还包括测量部件 (198)，所述测量部件被被配置为确定表示工件厚度(32)的所述上压力衬套(70)和所述下压力衬套(50)之间的距离(202)，

其中所述控制器(192)被配置为确定所述工件厚度(32)，在所述工件厚度内，所述控制器(192)限定区域约束(204)以用于限制所述下砧座(76) 的行进(206)，从而避免与所述工件(18)的碰撞(208)，并且

其中所述控制器(192)被配置为将移动(210)引导至超越所述下砧座 (76)的所述突出部(102)的所述区域约束(204)，进入所述铆钉接收孔(82) 的所述下沉孔(86)中，以将所述镦锻力(118)施加到所述半管状紧固件铆钉(14)的所述尾部部分(120)，使得所述下砧座(76)引起所述尾部部分 (120)在所述铆钉接收孔(82)的所述下沉孔(86)内的张开。

条款3.根据权利要求1所述的自动化铆钉装置(10)，其中所述下砧座 (76)包括被配置为形成所述预定的张开轮廓(130a)的轮廓化铆钉模具(122)，所述预定的张开轮廓包括在所述半管状紧固件铆钉(14)的所述尾部部分(120) 中的大体喇叭形的张开轮廓(130b)。

条款4.根据权利要求1所述的自动化铆钉装置(10)，其中所述工件(18) 包括复合工件(18a)。

条款5.根据权利要求1所述的自动化铆钉装置(10)，其中所述工件(18) 包括紧固在一起的第一复合飞机部件(34b)和第二复合飞机部件(38b)。

条款6.根据权利要求1所述的自动化铆钉装置(10)，其中所述工件(18) 包括飞机后缘控制表面(18b)，所述飞机后缘控制表面由紧固到第二复合飞机部件(38b)的第一复合飞机部件(34b)组成。

条款7.根据权利要求1所述的自动化铆钉装置(10)，其中所述铆钉接收孔(82)是间隙配合的铆钉接收孔(82a)。

条款8.根据权利要求1所述的自动化铆钉装置(10)，其中所述下沉孔 (86)包括埋入的沉孔(87)。

条款9.根据权利要求1所述的自动化铆钉装置(10)，其中所述半管状紧固件铆钉(14)具有头部部分(222)，当所述半管状紧固件铆钉(14)安装在所述铆钉接收孔(82)中时，所述头部部分定位在所述上沉孔(84)中并且与所述工件(18)的所述上侧(20)上的上表面(22)的上表面平面(24) 基本齐平。

条款10.根据权利要求1所述的自动化铆钉装置(10)，其中所述半管状紧固件铆钉(14)包括钛半管状紧固件铆钉(14a)。

条款11.一种用于半管状紧固件铆钉(14)的自动化安装的方法(250)，所述方法(250)包括：

(252)使用控制器(192)来控制具有上头部(48)和下头部(46)的数控钻铆机(10a)，以控制所述下头部(46)上的下压力衬套(50)的移动 (212)，从而施加夹持力(72)以抵靠所述上头部(48)上的上压力衬套(70) 保持工件(18)；

(254)使用所述控制器(192)来控制所述上头部(48)上的上钻杆(78)，以从所述工件(18)的上侧(20)钻出铆钉接收孔(82)并且对所述铆钉接收孔(82)进行埋孔，从而获得所述铆钉接收孔(82)的上沉孔(84)；

(256)使用所述控制器(192)来控制所述下头部(46)上的下钻杆(74)，以从所述工件(18)的下侧(26)对所述铆钉接收孔(82)进行埋孔，从而获得所述铆钉接收孔(82)的下沉孔(86)；

(258)使用所述控制器(192)来控制所述上头部(48)上的上砧座(80) 从缩回位置(180a)到安装位置(180b)的移动(218)，在所述安装位置中，所述上砧座(80)被对准以将所述半管状紧固件铆钉(14)插入在所述铆钉接收孔(82)中；以及

(260)使用所述控制器(192)来控制下砧座(76)的移动(220)，以将镦锻力(118)施加到安装在所述铆钉接收孔(82)中的所述半管状紧固件铆钉(14)的尾部部分(120)，所述控制器(192)监测测力传感器(136)，所述测力传感器用于提供指示由所述下砧座(76)施加的所述镦锻力(118) 的水平(119)的信号(138)，

其中所述控制器(192)被配置为控制所述下砧座(76)的移动(220) 以将所述镦锻力(118)施加到安装在所述铆钉接收孔(82)中的所述半管状紧固件铆钉(14)的所述尾部部分(120)，而不超过预定的镦锻力(118a)，并且

其中所述控制器(192)被配置为将所述铆钉接收孔(82)的所述下沉孔(86)内的所述下砧座(76)的突出部(102)的移动(196)引导至超越所述工件(18)的所述下侧(26)上的下表面(28)的下表面平面(30)的标称距离(134)，使得所述下砧座(76)的所述突出部(102)将所述镦锻力(118) 施加到所述半管状紧固件铆钉(14)的所述尾部部分(120)并且在所述下沉孔(86)内的所述尾部部分(120)中形成预定的张开轮廓(130a)，并且使得所述预定的张开轮廓(130a)处于所述工件(18)的所述下表面(28)下方。

条款12.根据权利要求11所述的方法(250)，还包括：在控制(260) 所述下砧座(76)的移动(220)之前，

(262)获得表示工件厚度(32)的所述上压力衬套(70)和所述下压力衬套(50)之间的距离(202)的测量值(200)，并且经由所述控制器(192) 来确定所述工件厚度(32)，在所述工件厚度内，所述控制器(192)限定区域约束(204)以用于限制所述下砧座(76)的行进(206)，从而避免与所述工件(18)的碰撞(208)，

其中所述控制器(192)被配置为将移动(210)引导至超越所述下砧座 (76)的所述突出部(102)的所述区域约束(204)，进入所述铆钉接收孔(82) 的所述下沉孔(86)，以将所述镦锻力(118)施加到所述半管状紧固件铆钉 (14)的所述尾部部分(120)，使得所述下砧座(76)引起所述尾部部分(120) 在所述铆钉接收孔(82)的所述下沉孔(86)内的张开。

条款13.根据权利要求11所述的方法(250)，其中控制(260)所述下砧座(76)的移动(220)还包括：

通过所述下砧座(76)使用轮廓化铆钉模具(122)，所述轮廓化铆钉模具(122)被配置为形成所述预定的张开轮廓(130a)，所述预定的张开轮廓包括在所述半管状紧固件铆钉(14)的所述尾部部分(120)中的大体喇叭形的张开轮廓(130b)。

条款14.根据权利要求11所述的方法(250)，其中控制(252)所述数控钻铆机(10a)以控制所述下头部(46)上的所述下压力衬套(50)的移动 (212)以便施加所述夹持力(72)来抵靠所述上头部(48)上的所述上压力衬套(70)保持所述工件(18)还包括，

控制所述数控钻铆机(10a)以控制所述下头部(46)上的所述下压力衬套(50)的移动(212)，从而施加所述夹持力(72)来保持包括复合工件(18a) 的所述工件(18)。

条款15.根据权利要求11所述的方法(250)，其中控制(252)所述数控钻铆机(10a)以控制所述下头部(46)上的所述下压力衬套(50)的移动 (212)以便施加所述夹持力(72)来抵靠所述上头部(48)上的所述上压力衬套(70)保持所述工件(18)还包括，

控制所述数控钻铆机(10a)以控制所述下头部(46)上的所述下压力衬套(50)的移动(212)，从而施加所述夹持力(72)来保持所述工件(18)，所述工件包括紧固在一起的第一复合飞机部件(34b)和第二复合飞机部件 (38b)。

条款16.根据权利要求11所述的方法(250)，其中控制(252)所述数控钻铆机(10a)以控制所述下头部(46)上的所述下压力衬套(50)的移动 (212)以便施加所述夹持力(72)来抵靠所述上头部(48)上的所述上压力衬套(70)保持所述工件(18)还包括，

控制所述数控钻铆机(10a)以控制所述下头部(46)上的所述下压力衬套(50)的移动(212)，从而施加所述夹持力(72)来保持工件(18)，所述工件包括飞机后缘控制表面(18b)，所述飞机后缘控制表面由紧固到第二复合飞机部件(38b)的第一复合飞机部件(34b)组成。

条款17.根据权利要求11所述的方法(250)，其中控制(254)所述上钻杆(78)以钻出所述铆钉接收孔(82)还包括，

控制所述上钻杆(78)以钻出包括间隙配合的铆钉接收孔(82a)的所述铆钉接收孔(82)。

条款18.根据权利要求11所述的方法(250)，其中控制(256)所述下钻杆(74)以对所述铆钉接收孔(82)进行埋孔，从而获得所述下沉孔(86)，还包括：

控制所述下钻杆(74)以从所述工件(18)的所述下侧(26)对所述铆钉接收孔(82)进行埋孔，从而获得埋入的沉孔(87)。

条款19.根据权利要求11所述的方法(250)，其中控制(258)所述上砧座(80)的移动(218)，其中所述上砧座(80)被对准以将所述半管状紧固件铆钉(14)插入在所述铆钉接收孔(82)中，还包括，

控制所述上砧座(80)的移动(218)，其中所述上砧座(80)被对准以插入所述半管状紧固件铆钉(14)，所述半管状紧固件铆钉包括头部部分(222)，当所述半管状紧固件铆钉(14)安装在所述铆钉接收孔(82)中时，所述头部部分定位在所述上沉孔(84)中并且与所述工件(18)的所述上侧(20) 上的上表面(22)的上表面平面(24)基本齐平。

条款20.根据权利要求11所述的方法(250)，其中控制(258)所述上砧座(80)的移动(218)，其中所述上砧座(80)被对准以将所述半管状紧固件铆钉(14)插入在所述铆钉接收孔(82)中，还包括：

控制所述上砧座(80)的移动(218)，其中所述上砧座(80)被对准以插入包括钛半管状紧固件铆钉(14a)的所述半管状紧固件铆钉(14)。

受益于前述说明书和相关附图中呈现的教导，本公开所属领域的技术人员将想到本公开的许多修改和其他实施例。本文描述的实施例是示意性的并且不旨在为限制性的或穷举的。尽管本文采用了特定术语，但它们仅在一般性和描述性意义上使用，而不是出于限制的目的。本公开的任何要求保护的实施例不一定包括本公开的所有实施例。

Claims (15)

1.一种用于安装半管状紧固件铆钉(14)的自动化铆钉装置(10)，所述自动化铆钉装置(10)包括：

数控钻铆机(10a)，所述数控钻铆机包括：

下头部(46)，所述下头部包括：

下压力衬套(50)，所述下压力衬套被配置为抵靠上压力衬套(70)夹持工件(18)；

下钻杆(74)，所述下钻杆被配置为从所述工件(18)的下侧(26)对铆钉接收孔(82)进行埋孔；以及

下砧座(76)，所述下砧座能够移动并且被配置为将镦锻力(118)施加到所述半管状紧固件铆钉(14)的尾部部分(120)，所述下砧座(76)耦接到测力传感器(136)，所述测力传感器用于提供指示由所述下砧座(76)施加的所述镦锻力(118)的水平(119)的信号(138)；以及

上头部(48)，所述上头部包括：

所述上压力衬套(70)，所述上压力衬套被配置为接触所述工件(18)的上侧(20)；

上钻杆(78)，所述上钻杆用于在所述工件(18)的所述上侧(20)中钻出所述铆钉接收孔(82)并且用于对所述铆钉接收孔(82)进行埋孔，以获得所述铆钉接收孔(82)的上沉孔(84)；

上砧座(80)，所述上砧座保持所述半管状紧固件铆钉(14)并且能够在缩回位置(180a)和安装位置(180b)之间移动，在所述安装位置中，所述上砧座(80)被对准以将所述半管状紧固件铆钉(14)插入在所述铆钉接收孔(82)中，

其中所述下头部(46)上的所述下钻杆(74)被配置为从所述工件(18)的所述下侧(26)对所述铆钉接收孔(82)进行埋孔以获得所述铆钉接收孔(82)的下沉孔(86)；以及

控制器(192)，所述控制器被配置为控制所述上钻杆(78)以从所述工件(18)的所述上侧(20)钻出所述铆钉接收孔(82)并对其进行埋孔，并且被配置为控制所述下钻杆(74)以从所述工件(18)的所述下侧(26)对所述铆钉接收孔(82)进行埋孔，并且被配置为控制所述上砧座(80)到所述安装位置(180b)的移动以便将所述半管状紧固件铆钉(14)安装在所述铆钉接收孔(82)中，

其中所述控制器(192)被配置为控制所述下砧座(76)的移动以将所述镦锻力(118)施加到安装在所述铆钉接收孔(82)中的所述半管状紧固件铆钉(14)的所述尾部部分(120)，而不超过预定的镦锻力(118a)，并且

其中所述控制器(192)被配置为将所述铆钉接收孔(82)的所述下沉孔(86)内的所述下砧座(76)的突出部(102)的移动(196)引导至超越所述工件(18)的所述下侧(26)上的下表面(28)的下表面平面(30)的标称距离(134)，使得所述下砧座(76)的所述突出部(102)将所述镦锻力(118)施加到所述半管状紧固件铆钉(14)的所述尾部部分(120)，并且在所述下沉孔(86)内的所述尾部部分(120)中形成预定的张开轮廓(130a)，并且使得所述预定的张开轮廓(130a)处于所述工件(18)的所述下表面(28)下方。

2.根据权利要求1所述的自动化铆钉装置(10)，还包括测量部件(198)，所述测量部件被配置为确定表示工件厚度(32)的所述上压力衬套(70)和所述下压力衬套(50)之间的距离(202)，

其中所述控制器(192)被配置为确定所述工件厚度(32)，在所述工件厚度内，所述控制器(192)限定区域约束(204)以用于限制所述下砧座(76)的行进(206)，从而避免与所述工件(18)的碰撞(208)，并且

其中所述控制器(192)被配置为将移动(210)引导至超越所述下砧座(76)的所述突出部(102)的所述区域约束(204)，进入所述铆钉接收孔(82)的所述下沉孔(86)，以将所述镦锻力(118)施加到所述半管状紧固件铆钉(14)的所述尾部部分(120)，使得所述下砧座(76)引起所述尾部部分(120)在所述铆钉接收孔(82)的所述下沉孔(86)内的张开。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的自动化铆钉装置(10)，其中所述下砧座(76)包括被配置为形成所述预定的张开轮廓(130a)的轮廓化铆钉模具(122)，所述预定的张开轮廓包括在所述半管状紧固件铆钉(14)的所述尾部部分(120)中的大体喇叭形的张开轮廓(130b)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的自动化铆钉装置(10)，其中所述工件(18)包括复合工件(18a)，所述复合工件包括紧固在一起的第一复合飞机部件(34b)和第二复合飞机部件(38b)。

5.根据权利要求4所述的自动化铆钉装置(10)，其中所述工件(18)包括飞机后缘控制表面(18b)，所述飞机后缘控制表面由紧固到第二复合飞机部件(38b)的第一复合飞机部件(34b)组成。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的自动化铆钉装置(10)，其中所述铆钉接收孔(82)是间隙配合的铆钉接收孔(82a)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的自动化铆钉装置(10)，其中所述下沉孔(86)包括埋入的沉孔(87)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的自动化铆钉装置(10)，其中所述半管状紧固件铆钉(14)具有头部部分(222)，当所述半管状紧固件铆钉(14)安装在所述铆钉接收孔(82)中时，所述头部部分被定位在所述上沉孔(84)中并且与所述工件(18)的所述上侧(20)上的上表面(22)的上表面平面(24)基本齐平。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的自动化铆钉装置(10)，其中所述半管状紧固件铆钉(14)包括钛半管状紧固件铆钉(14a)。

10.一种用于半管状紧固件铆钉(14)的自动化安装的方法(250)，所述方法(250)包括：

(252)使用控制器(192)来控制具有上头部(48)和下头部(46)的数控钻铆机(10a)，以控制所述下头部(46)上的下压力衬套(50)的移动(212)，从而施加夹持力(72)以抵靠所述上头部(48)上的上压力衬套(70)保持工件(18)；

(254)使用所述控制器(192)来控制所述上头部(48)上的上钻杆(78)，以从所述工件(18)的上侧(20)钻出铆钉接收孔(82)并且对所述铆钉接收孔(82)进行埋孔，从而获得所述铆钉接收孔(82)的上沉孔(84)；

(256)使用所述控制器(192)来控制所述下头部(46)上的下钻杆(74)，以从所述工件(18)的下侧(26)对所述铆钉接收孔(82)进行埋孔，从而获得所述铆钉接收孔(82)的下沉孔(86)；

(258)使用所述控制器(192)来控制所述上头部(48)上的上砧座(80)从缩回位置(180a)到安装位置(180b)的移动(218)，在所述安装位置中，所述上砧座(80)被对准以将所述半管状紧固件铆钉(14)插入在所述铆钉接收孔(82)中；以及

(260)使用所述控制器(192)来控制下砧座(76)的移动(220)，以将镦锻力(118)施加到安装在所述铆钉接收孔(82)中的所述半管状紧固件铆钉(14)的尾部部分(120)，所述控制器(192)监测测力传感器(136)，所述测力传感器用于提供指示由所述下砧座(76)施加的所述镦锻力(118)的水平(119)的信号(138)，

其中所述控制器(192)被配置为控制所述下砧座(76)的移动(220)以将所述镦锻力(118)施加到安装在所述铆钉接收孔(82)中的所述半管状紧固件铆钉(14)的所述尾部部分(120)，而不超过预定的镦锻力(118a)，并且

其中所述控制器(192)被配置为将所述铆钉接收孔(82)的所述下沉孔(86)内的所述下砧座(76)的突出部(102)的移动(196)引导至超越所述工件(18)的所述下侧(26)上的下表面(28)的下表面平面(30)的标称距离(134)，使得所述下砧座(76)的所述突出部(102)将所述镦锻力(118)施加到所述半管状紧固件铆钉(14)的所述尾部部分(120)，并且在所述下沉孔(86)内的所述尾部部分(120)中形成预定的张开轮廓(130a)，并且使得所述预定的张开轮廓(130a)处于所述工件(18)的所述下表面(28)下方。

11.根据权利要求10所述的方法(250)，还包括：在控制(260)所述下砧座(76)的移动(220)之前，

(262)获得表示工件厚度(32)的所述上压力衬套(70)和所述下压力衬套(50)之间的距离(202)的测量值(200)，并且经由所述控制器(192)来确定所述工件厚度(32)，在所述工件厚度内，所述控制器(192)限定区域约束(204)以用于限制所述下砧座(76)的行进(206)，从而避免与所述工件(18)的碰撞(208)，

其中所述控制器(192)被配置为将移动(210)引导至超越所述下砧座(76)的所述突出部(102)的所述区域约束(204)，进入所述铆钉接收孔(82)的所述下沉孔(86)中，以将所述镦锻力(118)施加到所述半管状紧固件铆钉(14)的所述尾部部分(120)，使得所述下砧座(76)引起所述尾部部分(120)在所述铆钉接收孔(82)的所述下沉孔(86)内的张开。

12.根据权利要求10至11中任一项所述的方法(250)，其中控制(260)所述下砧座(76)的移动(220)还包括：

通过所述下砧座(76)使用轮廓化铆钉模具(122)，所述轮廓化铆钉模具(122)被配置为形成所述预定的张开轮廓(130a)，所述预定的张开轮廓包括在所述半管状紧固件铆钉(14)的所述尾部部分(120)中的大体喇叭形的张开轮廓(130b)。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法(250)，其中控制(252)所述数控钻铆机(10a)以控制所述下头部(46)上的所述下压力衬套(50)的移动(212)以便施加所述夹持力(72)来抵靠所述上头部(48)上的所述上压力衬套(70)保持所述工件(18)还包括：

控制所述数控钻铆机(10a)以控制所述下头部(46)上的所述下压力衬套(50)的移动(212)，从而施加所述夹持力(72)来保持包括复合工件的所述工件(18)，所述复合工件包括紧固在一起的第一复合飞机部件(34b)和第二复合飞机部件(38b)。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法(250)，其中控制(254)所述上钻杆(78)以钻出所述铆钉接收孔(82)还包括：

控制所述上钻杆(78)以钻出包括间隙配合的铆钉接收孔(82a)的所述铆钉接收孔(82)，以及

控制所述下钻杆(74)以从所述工件(18)的所述下侧(26)对所述铆钉接收孔(82)进行埋孔，从而获得埋入的沉孔(87)。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的方法(250)，其中控制(258)所述上砧座(80)的移动(218)，其中所述上砧座(80)被对准以将所述半管状紧固件铆钉(14)插入在所述铆钉接收孔(82)中，还包括：

控制所述上砧座(80)的移动(218)，其中所述上砧座(80)被对准以插入所述半管状紧固件铆钉(14)，所述半管状紧固件铆钉包括头部部分(222)，当所述半管状紧固件铆钉(14)被安装在所述铆钉接收孔(82)中时，所述头部部分被定位在所述上沉孔(84)中并且与所述工件(18)的所述上侧(20)上的上表面(22)的上表面平面(24)基本齐平。

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