CN113993645A - 用于拆卸工件组件中的两件式连接件的方法 - Google Patents

用于拆卸工件组件中的两件式连接件的方法 Download PDF

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CN113993645A CN202080045493.4A CN202080045493A CN113993645A CN 113993645 A CN113993645 A CN 113993645A CN 202080045493 A CN202080045493 A CN 202080045493A CN 113993645 A CN113993645 A CN 113993645A
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Abstract

展示并描述了一种用于拆卸工件组件(4)中的两件式连接件(2)的方法，该方法包括以下步骤：‑提供工件组件(4)，该工件组件具有第一表面(6)和相反的第二表面(8)以及孔(10)，该孔将第一表面(6)与第二表面(8)连接，其中在该孔(10)中紧固有连接件(2)，该连接件具有沿中心轴线(16)延伸的螺栓(14)和紧固在螺栓(14)上的套筒(12)，其中该螺栓(14)具有头部区段(36)和带有保持凹槽(42)的销区段(38)，其中该套筒(12)在第二表面(8)侧上紧固在螺栓(14)上，使得该套筒的内表面(74)与保持凹槽(42)接合，并且防止螺栓(14)和套筒(12)平行于该中心轴线(16)进行相对运动，并且其中该套筒(12)所具有的外直径大于该工件组件(4)中的孔(10)的直径；‑割断套筒(12)和/或螺栓(14)；以及‑将连接件(2)从孔(10)移除。

Description

用于拆卸工件组件中的两件式连接件的方法
技术领域
本发明涉及一种方法，该方法用于拆卸工件组件中的两件式连接件，尤其用于拆卸配合铆接件、例如螺旋配合铆接件(“Hi-Lok”或“Hi-Lite”)或闭合环螺栓(“Lockbolt”，锁紧螺栓)。
背景技术
在飞行器构造中越来越多地使用各种改进的两件式连接件，例如闭合环螺栓或螺旋配合铆接件，以便能够实现在制造过程中越来越自动化。这首先可归因于可以自动化地、例如藉由机器人将连接件安置在有待连接的工件组件上。然而迄今为止，对于例如出于维护原因经常有必要拆卸这样的连接件而言，需要钻出连接件，这是高耗费的、耗时的，并且通常不能在不损坏工件的情况下实现。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种简单且快速且尽可能无损坏的用于拆卸工件组件中的两件式连接件的方法。
该目的通过具有以下步骤的方法来实现：
首先，提供一种工件组件，两件式连接件位于该工件组件中。工件组件包括单个或多个相互贴靠且待连接的工件，优选飞行器结构部件，例如机身或机翼的蒙皮元件。工件组件具有第一表面和相反的第二表面以及孔(尤其是钻入孔或钻孔)，该孔将第一表面与第二表面连接。
在孔中布置有连接件，该连接件具有螺栓和共轴地紧固在螺栓上的套筒。套筒和螺栓都优选地具有圆形的截面。螺栓优选地由比套筒更坚固的材料形成。例如，螺栓可以由钛制成，而套筒可以由钢制成。螺栓沿着中心轴线在工件组件的第一表面侧上的第一端部与第二表面侧上的第二端部之间延伸。
沿着中心轴线从第一端部向第二端部观察，螺栓首先具有头部区段，该头部区段的直径大于孔的直径。接着，螺栓具有销区段，沿着中心轴线观察，该销区段的直径优选是恒定的，并且小于或等于孔的直径。沿着中心轴线观察，至少销区段的在第二表面侧上从工件组件伸出的部分、优选具有第二端部的部分具有至少大体上沿周向方向延伸的保持凹槽。如在闭合环螺栓的情况下，这种保持凹槽例如可以是沿周向方向延伸且在轴向方向上彼此间隔开的环形凹槽，或者如在螺旋配合铆接件的情况下可以是外螺纹。
套筒在第二表面侧上紧固在螺栓上，使得该套筒的内表面与保持凹槽接合，并且防止螺栓和套筒平行于中心轴线进行相对运动。此外，套筒所具有的外直径至少局部地大于工件组件中的孔的直径，从而使得该套筒在第二表面侧上或者在第二端部侧上形成配对支承部。
为了拆卸连接件，现在割断套筒或螺栓，或者割断套筒和螺栓两者。接着，将连接件从孔移除，其中例如可以脱掉被割断的套筒。
由此可以以快速、简单且可靠的方式移除连接件，而不需要以复杂的且损坏工件组件的方式将连接件钻出。
根据一个优选的实施方式，以平行于中心轴线的至少一个切口来割断套筒。由此，套筒沿着切口破裂，使得直径增大，并且套筒与螺栓的保持凹槽脱离接合。
在此特别优选的是，切口至少沿着保持凹槽延伸。以此方式，使套筒的内表面与保持凹槽的接合松开。
在一个优选的实施方式中，对套筒的割断利用切割工具进行，该切割工具具有刀片，该刀片具有直的切割刃，该切割刃以平行于中心轴线的取向沿径向方向朝向中心轴线相对于套筒移动，直到套筒沿着切割刃被割断，即被分开。以这种方式，可以通过刀片的唯一移动来割断套筒。
在此特别优选的是，切割工具还具有支撑体，该支撑体具有：用于贴靠工件组件的第二表面的贴靠面；和从贴靠面出发的钻孔，该钻孔与套筒的外部形状相适配；以及从钻孔径向向外延伸的引导槽。刀片布置在引导槽中，以便以可移动的方式被引导，使得切割刃优选平行于钻孔的中央轴线延伸，并且可以向钻孔中且优选地朝向中央轴线移动。这是切割工具的特别简单且高效的构造方式。
为了割断套筒，将切割工具布置成使得贴靠面贴靠工件组件的第二表面，并且在第二表面上从孔伸出的连接件延伸至钻孔中或穿过钻孔，从而使得钻孔的中央轴线与螺栓的中央轴线共轴地延伸。在此之后，刀片在引导槽中朝中心轴线的方向朝向套筒移动，直至切割刃割断套筒、尤其是保持凹槽的区域。以这种方式，可以非常简单且可靠地割断套筒。
还特别优选的是，在钻孔的内壁上在周向方向上与引导槽间隔开地、优选均匀间隔开地设置有一个或多个另外的切割刃，这些切割刃平行于中央轴线延伸，并且当套筒位于钻孔中时，套筒贴靠切割刃，使得还可以通过由刀片的切割刃向套筒上施加的压力来由另外的切割刃割断套筒。由此，从多个侧面来割断套筒，并且可以更简单且更快速地松开与保持凹槽的接合。
在一个优选的实施方式中，在割断套筒之后，在朝向第一表面侧的方向上移除螺栓。这是可能的，因为通过割断套筒，套筒的内表面不再或不再完全与螺栓的保持凹槽相接合，从而使得螺栓可以从套筒被松开。
优选地，螺栓的移除通过冲击螺栓的第二端部来进行，优选沿轴向方向进行。当还存在保持凹槽的轻微的其余接合时，这是特别有意义的。于是由此还将螺栓从套筒击打出来。
按照根据本发明的方法的一个替代性的实施方式，以横向于、尤其垂直于中心轴线(即沿周向方向)的至少一个切口来割断螺栓。以此方式，螺栓连同紧固在其上的套筒的被分离的部分无法再形成配对支承部，并且可以将螺栓的其余部分从孔移除。
在此优选的是，在工件组件的第二表面的延长部中在套筒与第二表面之间割断螺栓。这是特别容易的，因为可以使切割工具沿第二表面移动，并且套筒完全保持在螺栓的被分离的部分处。
此外优选的是，在割断螺栓时从套筒的不同侧面进行多次切割，例如从套筒的相反侧进行两次切割。以这种方式，可以从多个侧面均匀且快速地割断螺栓。
在一个优选的实施方式中，对螺栓的割断利用切割工具进行，该切割工具具有刀片，该刀片具有切割刃，该切割刃以垂直于中心轴线的取定沿径向方向朝向中心轴线相对于螺栓移动，直到螺栓沿着切割刃被割断，即被分开。以这种方式，可以非常容易地割断螺栓。
在另一优选的实施方式中，切割工具具有两个刀片，这两个刀片具有相对的切割刃，这些切割刃从相反的、尤其反向侧面朝向螺栓移动，以割断螺栓。在此，这两个切割刃优选具有相同的曲率半径，要么是直的，要么是凹状弯曲的。
在此特别优选的是，切割工具具有(优选框架形式的)支撑体，该支撑体具有用于贴靠工件组件的第二表面的贴靠面，和从贴靠面出发的、垂直地沿着中央轴线延伸的开口，连接件的在第二表面上从孔伸出的部分、尤其是带有保持凹槽的销区段和套筒可以延伸到该开口中，并且该开口与套筒的外部形状并且优选地还与螺栓的销区段的外部形状相适配。具有相对的切割刃的这两个刀片布置在开口中，以便以可移动的方式被引导，使得切割刃优选垂直于中央轴线延伸，并且可以从相反侧沿径向方向朝向中央轴线移动。这是切割工具的特别简单且有效的构造方式。
此外特别优选的是，为了割断螺栓，将切割工具布置在工件组件上，使得贴靠面贴靠第二表面，并且连接件延伸到开口中或者延伸穿过开口，从而使得中心轴线与中央轴线共轴地延伸，之后刀片优选同时从相反侧沿着第二表面朝向螺栓移动，并且在第二表面的延长部中割断螺栓。以这种方式，可以特别简单地割断螺栓。
附图说明
在下文中借助于附图来详细阐述本发明的优选实施例。附图示出：
图1示出了平行于工件组件中的示例性的连接件的中心轴线的截面视图，能够利用根据本发明的方法来拆卸该连接件，
图2示出了在紧固在工件组件中的情况下平行于示例性的第二连接件的中心轴线的四个顺序的截面视图，
图3示出了平行和垂直于在图1中示出的连接件的中心轴线的三个顺序的截面视图，期间按照根据本发明的方法的第一实施方式以平行于中心轴线的切口来割断套筒，
图4示出了平行和垂直于在图1中示出的连接件的中心轴线的截面视图，期间按照根据本发明的方法的第一实施方式将螺栓从套筒移除，
图5示出了平行和垂直于在图1中示出的连接件的中心轴线的两个顺序的截面视图，期间按照根据本发明的方法的第二实施方式以垂直于中心轴线的切口来割断螺栓。
具体实施方式
在图1中展示了两件式连接件2的实施例，在本发明的情况下是螺旋配合铆接件，该连接件安置在工件组件4中，按照根据本发明的方法的在此描述的实施方式，可以以特别简单、快速且尽可能无损坏的方式将连接件2从该工件组件移除。
工件组件4具有第一表面6和相反的第二表面8以及孔10，该孔将第一表面6与第二表面8连接。在孔10中紧固有连接件2，该连接件具有螺栓14和围绕螺栓共轴地安置的套筒12。套筒12和螺栓14都具有圆形的截面。螺栓14由钛制成，而套筒12由钢制成。螺栓14沿着中心轴线16在工件组件4的第一表面6侧上的第一端部18与第二表面8侧上的第二端部20之间延伸。
沿着中心轴线16从第一端部向第二端部18、20观察，螺栓14首先具有头部区段36，该头部区段的直径大于孔10的直径。接着，螺栓14具有销区段38，沿着中心轴线16观察，该销区段的直径是恒定的，并且小于或等于孔10的直径。沿着中心轴线16观察，销区段38的在第二表面8侧上从工件组件伸出且具有第二端部18的部分具有至少大体上沿周向方向延伸的保持凹槽42。
套筒12在第二表面8侧上被紧固在螺栓14上，使得该套筒的内表面74与保持凹槽42接合，并且防止螺栓14和套筒12平行于中心轴线16进行相对运动。此外，套筒12所具有的外直径大于工件组件4中的孔10的直径，从而使得该套筒在第二表面8侧上形成配对支承部。在图1的实施方式中，其中连接件被实施为螺旋配合铆接件，螺栓被设计为螺杆，保持凹槽被设计为外螺纹，并且套筒被设计为带有与外螺纹接合的内螺纹34的螺母。为了将螺旋配合铆接件紧固在孔10中，首先将螺旋14引入孔10中，并且然后在第二端部18处将套筒12拧到螺栓14的外螺纹上。接着，通过螺母的自我固定(尤其以压接的形式)防止套筒12向回旋出，并且由此在第二表面8侧上形成配对支承部。
替代于螺旋配合铆接件，连接件2还可以被实施为闭合环螺栓。图2示出连接件2作为闭合环螺栓的这种实施例，以及如何将该连接件紧固在工件组件4上。于是，在此，套筒12被设计为闭合环，并且保持凹槽42被设计为沿周向方向延伸且在轴向方向上彼此间隔开的环形凹槽。然而，在其他实施方式中，保持凹槽42也可以被实施为螺纹，而非在被实施为闭合环螺栓的连接件2中的环形凹槽。如图2a中所示，首先将螺栓14引入孔10中，并且将套筒12从第二端部18推动经过螺栓14，直至该套筒贴靠第二表面8并且遮盖保持凹槽42。接着，借助于对应的工具72将套筒12压入保持凹槽42中，其中使套筒12塑性变形，从而使得套筒12的内表面74接合到保持凹槽42中，并且由此使套筒12在轴向方向上相对于螺栓14固定，如在图2b和图2c中示出的。最后，移除工具72，其中在螺栓14的第二端部处与工具72一起移除、尤其拆除用于支撑工具72并且现在不再需要的突出部76，参见图2d。
为了拆卸以图1中的螺旋配合铆接件为例阐述的连接件2，提出了之后描述的根据本发明的方法的两个实施方式。在这些实施方式中，首先用切割工具46割断套筒12和/或螺栓14，使得切割工具46的切割刃48沿径向方向朝向中心轴线16相对于套筒12或螺栓14移动。
根据在图3和图4中展示的第一实施方式，以至少一个切口(在本实施方式中以三个切口)平行于中心轴线16并且沿着保持凹槽的整个区域来割断套筒12。由此，套筒12沿着切口破裂，使得直径增大，并且套筒12的内螺纹34与螺栓14的形成为外螺纹的保持凹槽42脱离接合。
根据该方法的第一实施方式的对套筒12的割断在图3a至图3c中顺序展示，并且利用切割工具46来进行，该切割工具具有带有直的切割刃48的刀片50，该切割刃以平行于中心轴线16的取向地沿径向方向52朝向中心轴线16相对于套筒12移动，直至套筒12沿着切割刃48被割断。切割工具46还具有支撑体54，该支撑体具有：用于贴靠工件组件4的第二表面8的贴靠面56；和从贴靠面56出发的钻孔58，该钻孔与套筒12的外部形状相适配；以及从钻孔58径向向外延伸的引导槽60。刀片50布置在引导槽60中，以便以可移动的方式被引导，使得切割刃48平行于钻孔58的中央轴线62延伸，并且可以朝向中央轴线62向钻孔58中移动。
在钻孔58的内壁59上在周向方向上与引导槽60均匀间隔开地设置有两个另外的切割刃66，这些切割刃平行于中央轴线62延伸，并且当套筒位于钻孔58中时，套筒12贴靠切割刃，使得还可以通过由刀片50的切割刃48向套筒12施加的压力来由另外的切割刃66割断套筒12。
为了割断套筒12，将切割工具46布置成使得贴靠面56贴靠工件组件4的第二表面8，并且在第二表面8上从孔10伸出的连接件2延伸穿过钻孔58，使得钻孔58的中央轴线62与螺栓14的中心轴线16共轴地延伸。在此之后，刀片50在引导槽60中在朝向中心轴线16的方向上朝向套筒12移动，直至切割刃48割断套筒12、尤其是套筒12的带有保持凹槽42的区域，如图3a至图3c中可看到的。同时，还使套筒12压靠这两个另外的切割刃66，并且在与刀片50的相反侧上由这两个另外的切割刃割断该套筒。
如图4中示出的那样，在割断套筒12之后，在朝向第一表面6侧的方向上通过冲击螺栓14的第二端部20来移除螺栓14。这是可能的，因为通过割断套筒12，套筒12的内螺纹34不再或不再完全与螺栓14的外螺纹、即保持凹槽42相接合，从而使得螺栓14可以从套筒12被松开。
按照根据本发明的用于拆卸连接件2的方法的第二实施方式(其在图5中展示)，以垂直于中心轴线16的至少一个切口在工件组件4的第二表面8的延长部中、在套筒12与第二表面8之间割断螺栓14。以此方式可以将螺栓14的被分离的部分从孔10取出并移除。
如在图5a和图5b中展示的，对螺栓14的割断利用切割工具46进行，切割工具具有两个刀片50，该刀片具有相对的切割刃48，为了割断螺栓14，这些切割刃从相反侧以垂直于中心轴线16的取向沿径向方向朝向中心轴线16朝向螺栓14移动，直至螺栓14沿着切割刃48被割断。在此，使切割刃48在第二表面8与套筒12之间移动。在此，刀片50具有直的切割刃48。
切割工具46具有呈框架形式的支撑体54，该支撑体具有用于贴靠工件组件4的第二表面8的贴靠面56，和从贴靠面56出发垂直地沿着中央轴线62延伸的开口70，连接件2的在第二表面8上从孔10伸出的部分、尤其是套筒12可以向该开口中延伸，并且该开口与套筒12和螺栓14的销区段38的外部形状相适配。具有相对的切割刃48的这两个刀片50布置在开口70中，以便以可移动的方式被引导，使得切割刃48垂直于中央轴线62延伸，并且可以从相反侧沿径向方向朝向中央轴线62移动。
为了割断螺栓14，将切割工具46这样布置在工件组件72上，使得贴靠面56贴靠第二表面8，并且连接件2延伸穿过开口70，从而使得中心轴线16与中央轴线62共轴地延伸，之后刀片50同时从相反侧沿着第二表面8朝向螺栓14移动，并且在第二表面8与套筒12之间割断螺栓。

Claims (15)

1.一种用于拆卸工件组件(4)中的两件式连接件(2)的方法，所述两件式连接件例如为闭合环螺栓或螺旋配合铆接件，所述方法包括以下步骤：
-提供工件组件(4)，所述工件组件具有第一表面(6)和相反的第二表面(8)以及孔(10)，所述孔将所述第一表面(6)与所述第二表面(8)连接，
其中在所述孔(10)中布置有连接件(2)，所述连接件具有螺栓(14)和紧固在所述螺栓(14)上的套筒(12)，
其中所述螺栓(14)沿着中心轴线(16)在所述工件组件(4)的第一表面(6)侧上的第一端部(18)与所述第二表面(8)侧上的第二端部(20)之间延伸，
其中所述螺栓(14)具有头部区段(36)，所述头部区段的直径大于所述孔(10)的直径，并且所述螺栓具有销区段(38)，所述销区段的直径小于或等于所述孔(10)的内直径，其中沿着所述中心轴线(16)观察，至少所述销区段(38)的在所述第二表面(8)侧上从所述工件组件(4)伸出的部分具有至少大体上沿周向方向延伸的保持凹槽(42)，
其中所述套筒(12)在所述第二表面(8)侧上紧固在所述螺栓(14)上，使得所述套筒的内表面(74)与所述保持凹槽(42)接合，并且防止所述螺栓(14)和套筒(12)平行于所述中心轴线(16)进行相对运动，并且
其中所述套筒(12)所具有的外直径大于所述工件组件(4)中的所述孔(10)的直径，
-割断所述套筒(12)和/或所述螺栓(14)；以及
-将所述连接件(2)从所述孔(10)移除。
2.根据权利要求1所述的方法，其中以平行于所述中心轴线(16)的切口来割断所述套筒(12)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述切口至少沿着所述保持凹槽(42)延伸。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中对所述套筒(12)的割断利用切割工具(46)进行，其中所述切割工具(46)具有刀片(50)，所述刀片具有直的切割刃(48)，所述切割刃以平行于所述中心轴线(16)的取向沿径向方向朝向所述中心轴线(16)相对于所述套筒(12)移动。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述切割工具(46)具有支撑体(54)，所述支撑体具有贴靠面(56)和从所述贴靠面(56)出发的钻孔(58)，以及从所述钻孔(58)径向向外延伸的引导槽(60)，其中所述刀片(50)布置在所述引导槽(60)中，以便以可移动的方式被引导，使得所述切割刃(48)平行于所述钻孔(58)的中央轴线(62)延伸，并且能够向所述钻孔(58)中并且朝向所述中央轴线(62)移动。
6.根据权利要求5所述的方法，其中将用于割断所述套筒(12)的切割工具(46)布置成，使得所述贴靠面(56)贴靠所述工件组件(4)的第二表面(8)，并且在所述第二表面(8)上从所述孔(10)伸出的连接件(2)向所述钻孔(58)中延伸，之后所述刀片(50)在所述引导槽(60)中朝所述中心轴线(16)的方向朝所述套筒(12)移动，直至所述切割刃(48)割断所述套筒(12)。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中在所述钻孔(58)的内壁(59)上在周向方向上与所述引导槽(60)间隔开地设置一个或多个另外的切割刃(66)，所述切割刃平行于所述中央轴线(62)延伸，并且当所述套筒位于所述钻孔(58)中时，所述套筒(12)贴靠所述切割刃。
8.根据权利要求1至7之一所述的方法，其中在割断所述套筒(12)之后，在朝向所述第一表面(6)侧的方向上移除所述螺栓(14)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中通过冲击所述螺栓(14)的第二端部(20)来移除所述螺栓(14)。
10.根据权利要求1所述的方法，其中以横向于所述中心轴线(16)的切口来割断所述螺栓(14)。
11.根据权利要求10所述的方法，其中在所述工件组件(4)的第二表面(8)的延长部中在所述套筒(12)与所述第二表面(8)之间割断所述螺栓(14)。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中对所述螺栓(14)的割断利用切割工具(46)进行，其中所述切割工具(46)具有刀片(50)，所述刀片具有切割刃(48)，所述切割刃以垂直于所述中心轴线(16)的取向沿径向方向朝向所述中心轴线(16)相对于所述螺栓(14)移动。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述切割工具(46)具有两个刀片(50)，所述刀片具有相对的切割刃(48)，为了割断所述螺栓(14)，使所述切割刃从相反侧朝向所述螺栓(14)移动。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述切割工具(46)具有支撑体(54)，所述支撑体具有贴靠面(56)和从所述贴靠面(56)出发的开口(70)，所述开口具有垂直于所述贴靠面(56)的中央轴线(62)，其中具有相对的切割刃(48)的所述两个刀片(50)布置在所述开口(70)中，以便以可移动的方式被引导，使得所述切割刃(48)垂直于所述中央轴线(62)延伸，并且能够从相反侧沿径向方向朝所述中央轴线(62)移动。
15.根据权利要求14所述的方法，其中将用于割断所述螺栓(14)的切割工具(46)布置在所述工件组件(72)上，使得所述贴靠面(56)贴靠所述第二表面(8)，并且所述连接件(2)向所述开口(70)中延伸，从而使得所述中心轴线(16)与所述中央轴线(62)共轴地延伸，之后所述刀片(50)从相反侧朝向所述螺栓(14)移动并且割断所述螺栓。
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