[發明專利]一種用于后機身/垂尾復合材料的多種材料夾層結構件的自動鉆鉚方法

在審

• 申請號: 202011496269.5
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112743861A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 王超;馬瑞麟;賈曉亮;白慶國;劉超
• 申請（專利權）人: 中航沈飛民用飛機有限責任公司
• 主分類號: B29C65/74
• 分類號: B29C65/74;B29C65/60;B29L31/30
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;李曉亮

本發明屬于機械加工的技術領域，具體涉及一種用于后機身/垂尾復合材料的多種材料夾層結構件的自動鉆鉚方法，其包括鉆臨時連接緊固件孔，安裝臨時連接緊固件，形成預裝配組件；制孔、鉚接；安裝緊固件；鉆掉臨時連接緊固件；完成全部緊固件安裝等步驟。本發明提供的用于后機身/垂尾復合材料的多種材料夾層結構件的自動鉆鉚方法可以高質量的完成復合材料零件的制孔，保證制孔過程中不發生劈裂，同時，孔位置準確。設備制孔過程全程吸塵，保證過程清潔，對人體無傷害。

技術領域

本發明屬于機械加工的技術領域，具體涉及一種用于后機身/垂尾復合材料的多種材料夾層結構件的自動鉆鉚方法，更具體地，涉及在飛機裝配過程中后機身/垂尾復材、鈦、鋁等多種材料夾層組件上制孔、鉚接。

背景技術

隨著飛機制造水平的快速發展及航空公司間竟爭的不斷加劇，飛機單個坐位對應的重量要求越來越低，后機身、垂尾等組件大量采用復合材料，復合材料重量輕、強度、硬度大。飛機裝配過程中需要對復合材料進行鉆孔、鉚釘等加工，由于復材強度、硬度大，利用常規方法在帶有復材夾層的組件的鉆孔、鉚接易產生分層、劈裂等故障，常規方法對飛機產品質量有很大影響。具體地，手工制孔、鉚接方法為將零件定位在工裝上，找到孔位置后，手工制初孔、逐級擴孔、插釘、鉚接。傳統手工裝配采用手工鉆孔，鉆頭轉速，進給量大小全憑工人使用風鉆力量大小確定，導致制孔過程不穩定，易超差，如工人下午工作疲勞，注意力不集中，進給量過大，孔發生劈裂。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于后機身/垂尾復合材料的多種材料夾層結構件的自動鉆鉚方法，以解決現有技術中存在的上述問題。

本發明設計了一種全新的針對飛機后機身/垂尾復合材料、鈦、鋁等多種不同夾層材料裝配過程中的制孔、鉚接方法，即采用數控機床制孔、鉚接(單面連接鉚釘)。

本發明的技術方案為：

一種用于后機身/垂尾復合材料的多種材料夾層結構件的自動鉆鉚方法，其包括以下步驟：

第一步：鉆臨時連接緊固件孔，安裝臨時連接緊固件，形成預裝配組件。

在裝配站位定位零件后，零件上制占總孔數量20％-40％的臨時連接緊固件孔；臨時連接緊固件孔的直徑小于最終孔尺寸0.8mm，且臨時連接緊固件孔的直徑大于2.2mm；臨時連接緊固件孔的孔間距均勻布置，采用臨時連接緊固件預連接形成預裝配組件；其中，臨時連接緊固件選自中空的抽芯鉚釘或者球頭、平頭鉚釘。

第二步：轉移步驟一中預裝配組件至數控設備區域，固定預裝配組件，將預裝配組件外表面一側面向數控設備，數控設備基于預裝配組件上的基準點建立坐標系后，進行制孔、鉚接；

制孔、鉚接過程中，利用數控設備的人工視覺系統確認零件法向，以保證孔軸線垂直零件表面；數控設備控制主軸轉速、進給，以保證孔不劈裂、分層，針對復材夾層，主軸轉速為4500～5500rpm，進給為450～550mm/min；針對鈦夾層主軸轉速為400～550rpm，進給為25～600mm/min；針對鋁夾層主軸轉速為3900～5200rpm，進給為100～8000mm/min；

數控設備制孔過程中采用自帶的吸塵器吸走鉆孔過程中產生的粉塵，初步制孔完成。

第三步：安裝緊固件。

移動步驟二中初步制孔完成的組件至預制孔工位，手工安裝各鉆孔處對應的緊固件，如緊固件為單面連接緊固件，則使用數控設備在設備鉆孔工位安裝。

第四步：鉆掉臨時連接緊固件。將步驟三中安裝緊固件后的組件移動到設備鉆孔工位，重復步驟二的建立坐標系及鉆孔過程鉆掉臨時連接緊固件。

第五步：重復步驟三，在步驟四中鉆掉臨時連接緊固件的位置處，安裝緊固件，完成全部緊固件安裝。

本發明的效果和益處是：