CN205380190U - 一种航空用加工衬套 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种航空用加工衬套，所述衬套包括筒状的衬套壁，其中，在衬套壁上开设有开缝，在衬套壁两端设置有翻边；所述衬套壁围成一个直筒，所述开缝为轴向开缝，所述翻边为向外翻的圆弧形过渡的翻边；所述衬套采用聚四氟乙烯为原料，优选为改性聚四氟乙烯。该衬套结构简单、易于生产，且使用方便，同时该衬套具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和抗老化性。

Description

一种航空用加工衬套

技术领域

本实用新型涉及孔冷挤压强化工具领域，尤其涉及一种衬套，特别地，涉及一种航空用加工衬套。

背景技术

现代飞机在一个复杂的环境中营运，会受到外部载荷、环境、人为因素以及经济等各方面的限制，为使飞机能适应这些运营环境的剧烈变化，并延长飞机的服役期，FAR25.571附录45中强制要求在飞机结构主要部件设计中使用“失效安全标准”，同时在维护计划中加入“损伤容限”的检查要求。

通常情况下，采用冷挤压工艺提高连接件寿命，冷挤压是对飞机零/组件装配各类连接紧固件的强化工艺，能对强化孔的表层施加有效的残余压应力，大幅提高孔的耐疲劳抗裂纹性能。而冷挤压孔通常需要利用衬套来实现，因此衬套是基于损伤容限要求而开发并发展的。通过衬套的应用，不仅可以改善紧固件孔的疲劳寿命，而且可以大大缩短飞机的维修寿命。

传统的衬套可用于铝、中强度钢、钛、镍合金和高强度钢，但不适用于含有复合材料的叠加材料，耐腐蚀性、抗老化性也有待加强。

实用新型内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种航空用加工衬套。

具体来说，本实用新型的目的在于提供以下方面：

(1)一种航空用加工衬套，其中，所述衬套包括筒状的衬套壁1，其中，

在衬套壁1上开设有开缝2，

任选地，在开缝2两侧的衬套壁上开设有用于固定衬套的径向的开口3，

在衬套的两端设置有翻边4；

(2)根据上述(1)所述的衬套，其中，

所述衬套呈直筒状，和/或，

所述衬套的内径为4～50mm，和/或，

所述衬套的长度为10～80mm；

(3)根据上述(1)所述的衬套，其中，

所述衬套壁1的厚度为1～3mm；

(4)根据上述(1)或(3)所述的衬套，其中，在衬套壁1上开设有轴向的开缝2，所述开缝2为矩形开缝；

(5)根据上述(4)或(5)所述的衬套，其中，所述开缝2的宽度为0.5-2.5mm；

(6)根据上述(1)所述的衬套，其中，所述开口3的长为4-8mm，所述开口3的宽为1-1.4mm。

(7)根据上述(1)所述的衬套，其中，在筒状衬套的两端设置有向外翻的翻边4，所述翻边4为圆弧形过渡；

(8)根据上述(7)所述的衬套，其中，所述翻边4的圆心角为90～160°；

(9)根据上述(7)或(8)所述的衬套，其中，

所述翻边4的厚度为1-3mm；

所述翻边4的宽度为2-6mm。

(10)根据上述(1)所述的衬套，其中，所述衬套采用聚四氟乙烯为原料。

本实用新型所具有的有益效果包括：

(1)所述衬套结构简单，易于生产，并且使用方便；

(2)所述衬套采用聚四氟乙烯为原料，使其不仅使用于铝、中强度钢、钛、镍合金和高强度钢，也适用于含有复合材料的叠加材料；

(3)所述衬套具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和抗老化性。

附图说明

图1示出根据本实用新型一种优选实施方式的衬套的径向截面图；

图2示出根据本实用新型一种优选实施方式的衬套的轴向截面图；

图3示出根据本实用新型一种优选实施方式的衬套对初孔进行衬套冷挤压的示意图。

附图标号说明：

1-衬套壁

2-开缝

3-开口

4-翻边

5-衬套

6-芯棒

7-前盖组件

8-工件

9-拉枪组件

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本实用新型进一步详细说明。通过这些说明，本实用新型的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

根据本实用新型提供的一种航空用加工衬套，如图1、图2所示，所述衬套包括衬套壁1，在衬套壁1上开设有开缝2，在开缝2两侧的衬套壁上开设有用于固定衬套的径向的开口3，并且在衬套的两端设置有翻边4。

在一种优选的实施方式中，所述衬套呈直筒状，衬套壁1到衬套轴心的距离相等。

在一种优选的实施方式中，所述衬套的内径为4-50mm。

在进一步优选的实施方式中，所述衬套的内径为8-20mm。

在更进一步优选的实施方式中，所述衬套的内径为10mm。

在一种优选的实施方式中，所述衬套的长度为10-80mm。

在进一步优选的实施方式中，所述衬套的长度为10-40mm。

在更进一步优选的实施方式中，所述衬套的长度为20mm。

在一种优选的实施方式中，所述衬套壁1的厚度为1-3mm。

其中，衬套的内径和长度要与冷挤压孔的直径与板厚相匹配。衬套厚度随衬套直径的大小而定，不宜太厚，衬套过厚时，在制备小直径开缝衬套时会因其加工硬化而难以加工，且挤压芯棒穿入衬套的难度也相应提升。

在一种优选的实施方式中，在衬套壁1上开设有轴向的开缝2。

在进一步优选的实施方式中，所述开缝2呈矩形矩形。

在更进一步优选的实施方式中，所述开缝2的宽度为0.5-2.5mm，优选为1-2mm。

其中，开设有开缝有利于将衬套套设于芯棒中，简化了操作过程。

在一种优选的实施方式中，在开缝2两侧的衬套壁上开设有开口3，在装配时，所述开口3与工件扣合以起到固定衬套的作用。

在进一步优选的实施方式中，所述开口3的长为4-8mm，所述开口3的宽为1-1.4mm。

在更进一步优选的实施方式中，所述开口3的长为6mm，所述开口3的宽为1.2mm。

在一种优选的实施方式中，在筒状衬套的两端设置有向外翻的翻边4，所述翻边4为圆弧形过渡。

在进一步优选的实施方式中，所述翻边4的圆心角为90～160°，优选为90～120°，更优选为90°。

在更进一步优选的实施方式中，所述翻边4的厚度为1-3mm，宽度为2-6mm。

其中，翻边在冷挤压过程中起到固定衬套的作用，防止其由于芯棒的轴向运动而与孔壁产生相对运动。

所述衬套用于冷挤压工艺，在不改变结构形式、材料和重量的情况下，对结构重要和关键部位的孔进行强化工艺处理。如图3所示，为对初孔进行衬套冷挤压的示意图，其中，将衬套5装在芯棒6上，再将衬套5和芯棒6插进初孔，将前盖组件7紧压在工件8上，通过拉枪组件9对初孔进行冷挤压。在衬套冷挤压过程中，衬套的作用体现在增加了冷挤压强化的可操作性，特别是在开敞性差的条件下，能够单边完成冷挤压强化操作；由于避免了挤压芯棒与孔壁直接接触，减少了孔壁划伤及孔口材料堆积；提高了挤压量，将挤压芯棒产生的径向挤压量高效、均匀地传递到紧固孔内壁，转化为残余应力。

在一种优选的实施方式中，所述衬套采用聚四氟乙烯为原料。

在进一步优选的实施方式中，用聚四氟乙烯树脂(PTFE)经模压法烧结制成胚料后，采用车削加工制成聚四氟乙烯衬套。

其中，聚四氟乙烯俗称“塑料王”，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性电绝缘性和良好的抗老化耐力，能在+250℃至-180℃的温度下长期工作。其耐热性能极好，熔融温度为324℃，分解温度为415℃，最高使用温度为250℃，脆化温度为-190℃，热变形温度(0.46MPa条件下)为120℃。PTFE的力学性能良好，其拉伸强度为21～28MPa，弯曲强度为11～14MPa，伸长率为250％～300％，对钢的动摩擦系数和静摩擦系数均为0.04，比尼龙(PA-6)、聚甲醛(POM)、聚酯塑料的摩擦系数都小，具体数值见表1。

表1、聚四氟乙烯(PTFE)与其它工程塑料的动、静摩擦系数的比较。

塑料名称	静摩擦系数	动摩擦系数
			聚四氟乙烯(PTFE)	0.04	0.04
尼龙(PA-6)	0.18	0.22
			共聚聚甲醛(POM)	0.14	0.23
对苯二甲酸二丁酯(PBT)	0.16	0.21

纯聚四氟乙烯(PTFE)强度低、耐磨性差以及耐蠕变性不好，通常需要在聚四氟乙烯中添加一些无级颗粒，如石墨、二硫化钼、三氧化二铝、玻纤或碳纤维等来提高其力学性能，也可以利用与其他聚合物如聚苯酯(PHB)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚全氟(乙烯/丙烯)共聚物(PFEP)等共混的方法来扩展其阻尼温度范围，提高其耐蠕变性。

在一种优选的实施方式中，聚四氟乙烯衬套的制造工艺包括以下步骤：

步骤1、原材料过筛：将聚四氟乙烯悬浮细粉原料通过高速混合机进行捣碎、混合、搅拌，然后过筛，得到聚四氟乙烯备用原料；

步骤2、毛坯制作：将上述聚四氟乙烯备用原料通过模压法制成中空的圆柱形毛坯，将脱模后的毛坯放置一段时间消除毛坯的内应力；

步骤3、烧结：将步骤2得到的毛坯放置于烧结炉中，进行烧结、冷却得到坯料；

步骤4、机加工：采用专用的数控自动化机床，对填料进行分部加工成型。

在进一步优选的实施方式中，在步骤1中，采用200目的振动筛进行过筛；在步骤2中，于45～55℃的环境中放置20～24小时；在步骤3中，在数控烧结炉中，按设定的程序进行48～96小时的烧结。

在更进一步优选的实施方式中，通过专用的检测设备对每个工件进行尺寸、硬度、耐热度以及光滑度等性能检测。

其中，用聚四氟乙烯制成衬套既可以调整密封面间的密封比压，又可以保证进出口端的密封。同时，由于聚四氟乙烯衬套具有高自润滑性，也可用于不能添加润滑剂的设备里。并且，其具有宽温域、耐磨性好、化学稳定性优异、耐油性好、摩擦系数小及老化性能优异等特点。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“前”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于本实用新型附图中的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上结合了优选的实施方式对本实用新型进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本实用新型进行多种替换和改进，这些均落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种航空用加工衬套，其特征在于，所述衬套包括筒状的衬套壁(1)，其中，

在衬套壁(1)上开设有开缝(2)；

任选地，在开缝(2)两侧的衬套壁上开设有用于固定衬套的径向的开口(3)；

在衬套壁(1)的两端设置有翻边(4)。

2.根据权利要求1所述的衬套，其特征在于，

所述衬套呈直筒状，和/或，

所述衬套的内径为4-50mm；和/或，

所述衬套的长度为10-80mm。

3.根据权利要求1所述的衬套，其特征在于，

所述衬套壁(1)围成一个直筒；和/或

所述衬套壁(1)的厚度为1-3mm。

4.根据权利要求1或3所述的衬套，其特征在于，在衬套壁(1)上开设有轴向的开缝(2)，所述开缝(2)为矩形开缝。

5.根据权利要求4所述的衬套，其特征在于，所述开缝(2)的宽度为0.5-2.5mm。

6.根据权利要求1所述的衬套，其特征在于，所述开口(3)的长为4-8mm，所述开口(3)的宽为1-1.4mm。

7.根据权利要求1所述的衬套，其特征在于，在筒状衬套的两端设置有向外翻的翻边(4)，所述翻边(4)为圆弧形过渡。

8.根据权利要求7所述的衬套，其特征在于，所述翻边(4)的圆心角为90～160°。

9.根据权利要求7或8所述的衬套，其特征在于，

所述翻边(4)的厚度为1-3mm

所述翻边(4)的宽度为2～6mm。

10.根据权利要求1所述的衬套，其特征在于，所述衬套采用聚四氟乙烯为原料。