DE102008020614A1 - Method of inserting a socket into a component and socket - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einsetzen einer Buchse (4) in ein Bauteil (1) sowie eine entsprechende Buchse. Um das Einsetzen der Buchse in das Bauteil einfacher zu gestalten und die Kosten für Werkzeuge sowie den Zeitaufwand insbesondere bei CFK-Bauteilen zu reduzieren, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Verfahren die Schritte aufweist: Erzeugen einer Durchgangsbohrung (3) in dem Bauteil für die Buchse (4) mit einem vorgegebenen Durchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser der Buchse (4), so dass ein Zwischenraum (10) zwischen dem Bauteil (1) und der Buchse (4) verbleibt, Einfügen der Buchse (4) in die Durchgangsbohrung (3) und Auffüllen des Zwischenraums (10) mit einem Füllmaterial. Die entsprechende Buchse weist wenigstens einen Kanal (11) in dem Flansch (7) und/oder dem Abdichtelement (5) zum Einspritzen von Füllmaterial in einen Zwischenraum (10) zwischen der Buchse (4) und dem Bauteil (1) auf.The invention relates to a method for inserting a socket (4) in a component (1) and a corresponding socket. In order to simplify the insertion of the bushing into the component and to reduce the costs for tools and the expenditure of time, in particular with CFRP components, it is proposed according to the invention that the method comprises the steps of producing a through-bore (3) in the component for the bushing (4) having a predetermined diameter larger than the outer diameter of the bushing (4) so that a clearance (10) remains between the member (1) and the bushing (4), inserting the bushing (4) into the throughbore (3) and filling the gap (10) with a filling material. The corresponding bushing has at least one channel (11) in the flange (7) and / or the sealing element (5) for injecting filler material into an intermediate space (10) between the bushing (4) and the component (1).
Description
Die Erfindung betrifft das formschlüssige Zusammenfügen von Bauteilen und insbesondere, aber nicht ausschließlich ein Verfahren zum Einsetzen einer Buchse in ein Bauteil nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, sowie eine Buchse mit Abdichtelement zum Einsetzen in ein Bauteil nach dem Oberbegriff von Anspruch 7.The Invention relates to the form-fitting Put together of components and in particular, but not exclusively Method for inserting a bush into a component according to the preamble of claim 1, and a bushing with sealing element for insertion in a component according to the preamble of claim 7.
Beim Zusammenfügen von Bauteilen beispielsweise eines Flugzeugs ist es für bestimmte Bauteile wie z. B. das Seitenleitwerk üblich, in beide Bauteile Buchsen einzubringen. Die Verbindung der Bauteile erfolgt dann durch Stifte, Bolzen, Schrauben etc., die sich durch die Buchsen zweier aneinander gefügter Bauteile erstrecken. Das Einbringen von Buchsen insbesondere in kohlefaserverstärkte (CFK-)Bauteile erfolgt heute in einem sehr aufwendigen und langwierigen Prozess mit den Arbeitsgängen Bohren, Spindeln, Reiben und Einpressen der Buchse in das Bauteil. Nicht weniger als sieben verschiedene Werkzeuge wie Bohrer und Fräser und ein extrem massiver Bohrstand mit hohen Kräften werden für das Setzen der heutigen Rumpfanschlussbuchsen in ein Seitenleitwerk benötigt. Im einzelnen werden bei dem Prozess die folgenden Arbeitsgänge ausgeführt: 1. In einer Fräsmaschine werden mit einem ersten Werkzeug Kernbohrungen im Bauteil vorgenommen. 2. In einem Bohrstand werden die Bohrungen mit einem zweiten Werkzeug zweimal gespindelt, mit einem dritten Werkzeug einmal gerieben und mit einem vierten und fünften Werkzeug gesenkt. 3. In demselben Bohrstand werden anschließend die Buchsen in dem Bauteil eingepresst. 4. Danach werden in dem Bohrstand die Buchsen mit einem sechsten Werkzeug gespindelt und mit einem siebten Werkzeug geplant. Die Anforderungen an die Genauigkeit der Bohrung und das Einpressen der Buchsen sind hierbei sehr hoch, und der Verschleiß der Werkzeuge ist aufgrund der Eigenschaften des CFK-Materials erheblich. Dementsprechend hoch sind die Kosten, die durch den Verbrauch von Werkzeugen entstehen.At the Put together components of, for example, an aircraft, it is for certain components such as B. the vertical tail is common, in both components bushings bring. The connection of the components is then done by pins, bolts, screws, etc., which are through extend the jacks of two components joined together. The Inserting bushes, in particular in carbon fiber reinforced (CFRP) components takes place today in a very elaborate and lengthy process with the operations Drilling, spindling, rubbing and pressing the bush into the component. Not less than seven different tools like drills and cutters and an extremely massive drill rig with high forces are used for putting the current hull connection sockets needed in a rudder. in the For example, in the process, the following operations are performed: 1. In a milling machine Core drillings are made in the component with a first tool. 2. In a drilling rig, the holes are drilled with a second tool spindled twice, rubbed once with a third tool and with a fourth and fifth Tool lowered. 3. The sockets will then be in the same drilling position pressed in the component. 4. Thereafter, in the drilling stand the Bushings with a sixth tool spindled and with a seventh tool planned. The requirements for the accuracy of the bore and the Pressing the bushes are very high, and the wear of the tools is significant due to the properties of CFRP material. Accordingly high are the costs incurred by the consumption of tools.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Prozess zum Zusammenfügen von Bauteilen, insbesondere CFK-Bauteilen mittels Buchsenverbindungen einfacher zu gestalten und die Kosten für Werkzeuge sowie den Zeitaufwand zu reduzieren.task The invention is the process for joining components, in particular CFRP components using socket connections to make it easier and the cost for tools as well as reduce the time required.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren zum Einsetzen einer Buchse in ein Bauteil nach Anspruch 1 bzw. durch die Buchse mit Abdichtelement nach Anspruch 7. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.These The object is achieved by the method for inserting a socket into a component according to claim 1 or through the bushing with a sealing element according to claim 7. Preferred embodiments The invention are the subject of the respective subclaims.
Die Erfindung besteht darin, die Bohrung im Bauteil nicht auf Nennmaß zu bringen und die Buchsen dann einzupressen, sondern das Loch mit dem Kernbohrer etwas größer (ca. 1,5 mm) aufzubohren, so dass die Buchse nach dem Einsetzen ein restliches kleines Spiel hat. Ein Einpressen entfällt somit, die Buchse kann leicht von Hand oder automatisch ohne hohen Kraftaufwand gesetzt werden. Dann wird die gesetzte Buchse in einer Vorrichtung aufgenommen und fixiert, so dass sie die beste Position zum späteren Rumpfanschluss besitzt. Bevor die Buchse mit der Überwurfmutter von der Gegenseite verschraubt wird, wird der verbleibende Spalt zwischen Buchse und Bauteil mit einer Füllmasse (Shim-Masse, Schnell-Shim) aufgefüllt, die dann ausgehärtet wird. Das Auffüllen mit Füllmasse kann auf verschiedene Arten erfolgen, z. B. über Einspritzen am Bauteil oder über Kanäle in der Buchse. Nach dem Aushärten des Shims erfolgt das Spindeln und Planen der Buchse.The Invention is not to bring the bore in the component to nominal size and then squeeze the bushes, but the hole with the core drill a bit bigger (approx. 1.5 mm), so that the socket has a remaining one after insertion has little play. An injection is thus eliminated, the socket can easily set by hand or automatically without much effort become. Then the set socket is received in a device and fixed so that they are the best position for later fuselage connection has. Before the bush with the union nut from the opposite side is screwed, the remaining gap between socket and Component with a filling compound (Shim mass, quick shim) filled, which is then cured. The padding with filling material can be done in several ways, eg. B. via injection on the component or over channels in the socket. After curing The shim is used for spindling and planning the bushing.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsetzen einer Buchse in ein Bauteil weist die Schritte auf: Erzeugen einer Durchgangsbohrung in dem Bauteil für die Buchse mit einem vorgegebenen Durchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser der Buchse, so dass ein Zwischenraum zwischen dem Bauteil und der Buchse verbleibt, Einfügen der Buchse in die Durchgangsbohrung und Auffüllen des Zwischenraums mit einem Füllmaterial.The inventive method to insert a socket into a component, the steps include: Generating a through hole in the component for the socket with a predetermined diameter that is larger than the outer diameter the socket, leaving a gap between the component and the Socket remains, insert the bush in the through hole and filling the gap with a filling material.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird darüber als weiteres Merkmal oder – soweit technisch möglich und sinnvoll – als weitere Merkmale verwirklicht, dass:
- – der vorgegebene Durchmesser der Durchgangsbohrung zwischen 1 mm und 2 mm und insbesondere 1,5 mm größer als der Außendurchmesser der Buchse ist;
- – das Einfügen der Buchse umfasst: Ausrichten der Buchse in der Durchgangsbohrung in eine gewünschte Richtung, Fixieren der Buchse in einer Haltevorrichtung und Verschrauben der Buchse mit einer Überwurfmutter;
- – das Auffüllen des Zwischenraums mit Füllmaterial ein Einspritzen über Kanäle im Bauteil umfasst;
- – das Auffüllen des Zwischenraums mit Füllmaterial ein Einspritzen über Kanäle in der Buchse und/oder der Überwurfmutter umfasst;
- – das Bauteil besteht aus einem kohlefaserverstärkten Kunststoff.
- - The predetermined diameter of the through hole between 1 mm and 2 mm and in particular 1.5 mm is greater than the outer diameter of the bushing;
- - The insertion of the socket comprises: aligning the socket in the through hole in a desired direction, fixing the socket in a holding device and screwing the socket with a union nut;
- - the filling of the intermediate space with filling material comprises an injection via channels in the component;
- - the filling of the intermediate space with filling material comprises an injection via channels in the bushing and / or the union nut;
- - The component consists of a carbon fiber reinforced plastic.
Die entsprechende erfindungsgemäße Buchse mit Abdichtelement zum Einsetzen in ein Bauteil, wobei die Buchse an einem Ende einen Flansch umfasst und an einem gegenüberliegenden Ende ein Abdichtelement aufweist, ist gekennzeichnet durch wenigstens einen Kanal in dem Flansch und/oder dem Abdichtelement zum Einspritzen von Füllmaterial in einen Zwischenraum zwischen der Buchse und dem Bauteil.The corresponding socket according to the invention with sealing element for insertion into a component, wherein the socket at one end comprises a flange and at an opposite end a sealing element is characterized by at least a channel in the flange and / or the sealing element for injection of filler material in a gap between the socket and the component.
Vorzugsweise weist der wenigstens eine Kanal zum Einspritzen von Füllmaterial in dem Flansch und/oder dem Abdichtelement einen Abstand von einem Rohrabschnitt der Buchse auf, der zwischen 1 mm und 2 mm beträgt.Preferably has the at least one channel for injecting filler in the flange and / or the sealing element a distance from one Pipe section of the bushing, which is between 1 mm and 2 mm.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Buchse an einem dem Flansch gegenüberliegenden Ende ein Außengewinde, auf das als Abdichtelement eine Überwurfmutter aufgeschraubt wird.In a further preferred embodiment the bushing comprises an outer thread at an end opposite the flange, on that as a sealing element a union nut is screwed on.
Vorteile der Erfindung sind u. a., dass weniger Werkzeuge benötigt werden. Ferner ist eine Nachausrichtung der Buchse aufgrund ihres Spiels in der Bohrung auch noch nach dem Einsetzen in das Bauteil möglich. Dies bedeutet umgekehrt, dass die Anfangsbohrung nicht mehr so hohe Anforderungen in Bezug auf eine präzise Ausrichtung erfüllen muss, sondern dass die Ausrichtung ggfs. noch nachträglich korrigiert werden kann.advantages the invention are u. a. that fewer tools are needed. Further, re-alignment of the socket is due to its play in the bore even after insertion into the component possible. This vice versa means that the initial drilling is no longer so demanding in Terms of a precise Meet alignment must, but that the alignment if necessary, corrected later can be.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen, bei der Bezug genommen wird auf die beigefügte Zeichnung.Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS Referring to FIG is attached to the Drawing.
Die Zeichnung ist nicht maßstäblich. Gleiche oder gleich wirkende Elemente sind mit denselben Bezugsziffern versehen, soweit nicht anders vermerkt.The Drawing is not to scale. Same or like elements are given the same reference numerals, unless stated otherwise.
In
Sie
sind vorzugsweise an den Mittelkasten
In
den Längskraftbeschlägen
Der
Mittelkasten
Mit
den Längskraftbeschlägen
- – Aufbohren
der Längskraftbeschlagsbohrung
3 , - – Senken
der Bohrung
3 , - – Einpressen,
Verschrauben und Spindeln der Längskraftbeschlagsbuchsen
4 , - – Entfernen von (nicht dargestellten) Aufnahme- und Führungslöchern (AFL).
- - Drilling the longitudinal force fitting hole
3 . - - Lowering the bore
3 . - - Pressing, screwing and spindling of the longitudinal force fitting bushes
4 . - - Remove (not shown) receiving and guiding holes (AFL).
Bei ”Twin Aisle”-Flugzeugen entfällt der letzte Schritt, da die Aufnahme- und Führungslöcher für die Referenzierung bei weiteren Bearbeitungsschritten noch benötigt werden.For "twin aisle" aircraft deleted the last step, since the receiving and guide holes for the referencing in another Processing steps still needed become.
Das
Prüfen
und Vermessen der Positionen für
die Längskraftbeschlagsbuchsen
Das
Aufbohren der Längskraftbeschlagsbohrung
läuft wie
folgt ab: Mit dem Bohrständer
werden die Bohrungen für
die Längskraftbeschlagsbuchsen
Das
Senken der Bohrung schließt
sich daran als weiterer Arbeitsschritt an. In diesem Arbeitsschritt wird
die Bohrung von beiden Seiten gesenkt. Die Senkungen werden eingebracht,
um das Einpressen der Längskraftbeschlagsbuchsen
zu vereinfachen. Das Einpressen selbst, das Verschrauben und das Spindeln
der Längskraftbeschlagsbuchsen
erfolgt auf folgende Art: Die Längskraftbeschlagsbuchsen
Mit
anderen Worten, das Verfahren nach dem Stand der Technik zum Herstellen
einer formschlüssigen
Verbindung von wenigstens zwei CFK-Bauteilen
- – Erzeugen
einer Durchgangsbohrung
3 in jedem Bauteil für eine Buchse4 zum Aufnehmen des Verbindungsbolzens, - – Oberflächenbearbeiten
der Innenfläche
der Durchgangsbohrung
3 für die Aufnahme der Buchse4 , so dass die Durchgangsbohrung3 einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, und - – Einfügen der
Buchse
4 in der Durchgangsbohrung3 .
- - Create a through hole
3 in each component for a socket4 for receiving the connecting bolt, - - Surface treatment of the inner surface of the through hole
3 for receiving the socket4 so that the through hole3 has a circular cross-section, and - - Insert the socket
4 in the through hole3 ,
Das
Ergebnis der oben genannten Arbeitsgänge ist in
Nach
dem Einsetzen der Buchse
Erfindungsgemäß lässt sich
dieses aufwendige Verfahren überraschenderweise
dadurch sehr vereinfachen, dass die Durchgangsbohrung
Beim
Aushärten
des Shim-Materials wird die Buchse
In
Der
Abstand der Einspritzlöcher
Die
Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt, dass das Füllmaterial über die
Kanäle
Eine
erfindungsgemäße Buchse
mit Überwurfmutter
zum Aufnehmen eines Verbindungsbolzens ist mit Kanälen
Der erfindungsgemäße Prozess ist damit gegenüber dem Prozess nach dem Stand der Technik wesentlich verkürzt. 1. In der Fräsmaschine werden die Kernbohrungen im Bauteil mit einem ersten Werkzeug vorgenommen und die Bohrung mit einem zweiten Werkzeug gesenkt. 2. Die Buchse wird (ggfs. ohne Werkzeug) eingesetzt und in der Vorrichtung fixiert (best fit). 3. Zum Spaltausgleich wird eine Füllmasse (Shim) eingefüllt und ausgehärtet. In einem Bohrstand wird die Buchse mit einem dritten Werkzeug gespindelt und anschließend mit einem vierten Werkzeug geplant.Of the inventive process is opposite The process of the prior art significantly shortened. 1. In the milling machine The core holes are made in the component with a first tool and lowered the hole with a second tool. 2. The socket is used (if necessary without tools) and fixed in the device (best fit). 3. For gap compensation, a filling compound (Shim) is filled and hardened. In a drilling stand, the bush is spindled with a third tool and subsequently planned with a fourth tool.
Es
versteht sich, dass die hier beschriebene Erfindung nicht auf Flugzeuge
beschränkt
ist und auch nicht auf die Verbindung von einem Seitenleitwerk mit
einem Rumpf. Stattdessen kann die Erfindung auch Anwendung finden
bei der Aufnahme von Querkräften
und bei allen Bauteilverbindungen, bei denen eine hoch passgenaue
Aufnahme von Verbindungsbolzen notwendig ist. Darüber hinaus
ist die Erfindung besonders vorteilhaft anwendbar bei Bauteilen
aus CFK-Werkstoff, sie kann aber ebenso gut bei Bauteilen aus Aluminium
eingesetzt werden. Ferner ist die Erfindung nicht auf Buchsen mit Überwurfmutter
beschränkt,
stattdessen kann eine glattwandige Buchse eingesetzt werden, bei
der der Zwischenraum
- 11
- Mittelkasten eines Seitenleitwerks, insbesondere aus CFK, CFK-Bauteilcenter box a rudder, in particular CFRP, CFRP component
- 22
- Längskraftbeschlag, BefestigungslascheLongitudinal force fitting, mounting tab
- 33
- Durchgangsbohrung in Längskraftbeschlag, BefestigungslascheThrough Hole in longitudinal power fitting, fastening strap
- 44
- Buchse zum Aufnehmen eines VerbindungsbolzensRifle for receiving a connecting bolt
- 55
- Abdichtelement, insbesondere Überwurfmuttersealing, in particular union nut
- 66
- Rohrabschnitt von Buchsepipe section from socket
- 77
- Flansch von Buchseflange from socket
- 88th
- BuchsenüberstandLiner protrusion
- 99
- Außengewinde von Buchseexternal thread from socket
- 1010
- Zwischenraum zwischen Buchse und Bauteilgap between socket and component
- 1111
- Einspritzkanal in FlanschInjection channel in flange
- 1212
- Kanal in Überwurfmutterchannel in union nut
- 1313
- Öffnung von EinspritzkanalOpening of Injection channel
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