钛合金铆钉热铆一次合格率提升方法研究

针对现有钛合金铆钉热铆存在的镦头成型不足、镦头表面灼伤、钉头现灰黄色氧化层等问题,分析得出其主要原因是铆接加热时间未精确控制和铆接过程带电,提出了一种钛合金铆钉热铆系统优化方法,基于PLC实现加热时间参数化控制和铆接自动断电功能,通过铆钉加热试验获得多组铆钉温度和对应加热时间数据,采用牛顿插值法得到铆钉加热至目标温度时所需加热时间,形成一套针对不同长度和直径铆钉的热铆工艺参数,最后通过热铆试验确定钛合金铆钉热铆一次合格率获得大幅提升。     

基于镦头不均匀变形的压铆力建模

压铆力是影响铆接质量的重要参数,其数值的确定主要依赖于经验或简化的理论模型,且不考虑镦头鼓形部分的影响,因而误差较大。依据铆钉材料在压铆过程中的流动趋势,将压铆过程划分为4个阶段,并确定了最大压铆力出现的位置。基于厚壁筒受压进入塑性状态的极限应力分析,建立了镦头不均匀变形的压铆力计算模型,结合体积不变假设得到了镦头圆环部分尺寸,用于压铆力的求解。最后以直径4 mm和5 mm的平锥头铆钉压铆为例,利用ABAQUS软件和G86型钻铆机分别进行数值模拟与压铆实验,对相同压铆力作用下的镦头尺寸进行对比。结果表明,模拟和实验得到的镦头尺寸与理论相比,差别均小于5%,表明该压铆力计算模型具有有效性。     

自动钻铆最佳干涉量试验研究

在MPAC自动钻铆机上采用不同压铆力对7075铝板进行自动钻铆试验研究,分析了压铆力对干涉量和疲劳寿命的影响,得出了压铆力为21kN时试件的疲劳寿命最好,此时的干涉量为1.53%~1.77%。通过压铆力与镦头膨胀率之间的线性关系,得出最佳干涉量的直观判断方法,即镦头膨胀率为76.85%左右时试件取得最佳干涉量。     

铆模倾角对铆接质量的影响研究

 电磁铆接(EMR)作为一种新的铆接工艺方法,可以使铆钉在铆模型腔内一次完成镦头成形。为了研究铆模构型对EMR质量的影响,通过数值模拟和试验对不同倾角铆模铆接的铆钉镦头、干涉量和残余压应力进行了研究分析。设计疲劳试验对不同倾角铆模铆接的试件进行验证和分析。研究结果表明:铆模倾角对干涉量有较大影响,倾角越小,干涉量越大;采用66°铆模倾角可以实现较理想的干涉配合,接头疲劳寿命最长。     

CFRP电流辅助铆接接头连接性能分析

为了提高钛合金铆钉与飞机碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）结构的连接性能,促进Ti45Nb铆钉在航空领域的广泛应用,将脉冲电流作用于压铆全程,从多方面研究了不同脉冲电流密度对CFRP铆接接头连接性能的影响规律。结果表明：脉冲电流对钛合金铆钉软化效果明显,在0～13A/mm2范围内,随着电流密度的增加,压铆力逐渐减小、铆钉镦头直径/高度比和铆接干涉量逐渐增大;此外,不同电流密度对接头静拉伸强度影响不大。     

机身壁板有头铆钉自动钻铆干涉量研究

通过对飞机机身壁板典型结构的分析,开展有头铆钉自动钻铆干涉量工艺试验,按试验规划设计制作工艺试验件,参考实际生产流程进行制孔、铆接、分解、测量、计算等,得出干涉量数据.分析整理试验数据,从中找出针对机身壁板典型结构的干涉量形成规律.     

电磁铆接技术的发展、设备研制及应用探讨

电磁铆接能形成较均匀干涉配合连接,可以有效地施铆钛、不锈钢等强度高、屈强比高、对应变率敏感的难成形材料铆钉,形成良好的连接。对于大直径铆钉或厚夹层结构,应用电磁铆接也可以实现良好的干涉配合铆接。结合自动化,电磁铆接还可以用于现代飞机金属和复合材料结构的镦铆型环槽钉的自动化安装。     

复合材料壳段自动钻铆技术研究

拉铆型环槽铆钉广泛的应用于航天复合材料壳段装配,实现其自动钻铆对提高复合材料壳段的装配效率及装配质量具有重要的影响。本文在概述了环槽铆钉拉铆原理的基础上,综述了国内外关于自动钻铆技术的研究和发展概况,以自动钻铆设备供应商为代表,介绍自动钻铆技术的最新发展,并对常见的自动钻铆系统工作特点及效果做了系统分析,针对复合材料壳段装配特点提出一种自动钻铆技术方案,为实现复合材料壳段的自动钻铆奠定基础。     

仿真技术在飞机自动钻铆中的应用

自动钻铆中仿真技术的应用,可预先发现钻铆过程中因运动机构复杂导致的干涉碰撞,同时结合对钻铆路径和工艺过程的模拟,减少自动钻铆生产准备时间,节约装配成本.在分析自动钻铆仿真关键技术的基础上,基于CATIA进行二次开发建立了自动钻铆运动仿真系统,实现了钻铆过程中的干涉碰撞检查.     

一种面向自动钻铆的机器人自动送钉系统

现有的自动钻铆系统中90%的故障来源于送钉系统中的卡钉。为了进一步提高自动钻铆送钉系统的精度,降低故障率,提出一种基于视觉伺服的新型机器人送钉系统。该系统通过在机器人末端安装工业相机和铆钉抓取装置,以机器视觉的方式对铆钉进行质量检测和定位,并引导机器人对特定种类铆钉进行抓取和投放,从而保证了送钉质量。该系统重1.1t,占地面积1.57m^2,有效降低了自动钻铆装备中送钉系统的面积与重量。试验表明,机器人自动送钉系统对铆钉的检测精度达到0.1mm,在1min内抓送6枚以上铆钉,满足自动钻铆的性能要求。     

壁板自动钻铆行为及变形分析技术综述

国外航空企业已经大量配备了自动钻铆系统,并广泛应用于飞机装配过程中。国内部分企业虽已经购买了自动钻铆设备,但是在应用过程中正在探索自动钻铆工艺参数优化、铆接过程微小变形控制等问题。本文从自动钻铆的工艺流程出发,分别从理论分析、有限元分析和试验分析3个角度,总结了自动钻铆过程中铆钉和薄壁件的应力应变分析方法,并对各种方法的优劣性进行了分析,最后以复合材料结构件铆接为背景,提出针对复合材料干涉铆接需要解决的关键问题。     

基于Python的ABAQUS二次开发在飞机蒙皮锤铆中的应用

在飞机蒙皮锤铆中,铆钉的变形需要几十次冲击才能实现,锤铆活塞初速度载荷加载循环问题为分析过程带来了困难。提出利用ABAQUS中Python极强的扩展性,通过二次开发得到连续锤铆过程自动分析的软件方法。通过对初速度、分析时间、冲击次数等输入参数的调整,自动完成锤铆仿真分析,使铆钉达到变形要求。与手动单次迭代方法比较,所提出的软件方法及相应仿真程序在保证镦头成型要求情况下极大地提高了锤铆仿真分析的效率,为后续研究工艺参数优化与铆接质量评价等问题带来指导与便利。与锤铆工艺试验的对比分析,验证了仿真结果的正确性。     

钛合金结构干涉配合铆接工艺研究

为提高某型机结构寿命,针对目前钛合金结构采用普通铆接方法的现状,提出对钛合金结构采用干涉配合铆接工艺。采用普通锤铆研究了不同直径铆钉外伸量和钉孔间隙等工艺参数与干涉量关系,得出φ3.5和φ4钛铌铆钉的最佳钉孔间隙均为(0.08±0.02)mm,以及在该间隙下合适的外伸量为(1.2~1.3)d。试验结果表明在该工艺参数下得到较理想干涉量为0.8%~1.0%且铆接质量良好。     

壁板自动化旋铆工艺应用研究

旋铆是一种铆杆对铆钉局部加压并绕中心连续摆动直到铆钉成形的铆接方法。旋铆成形后的铆钉材料连续无折断、无弯曲、鼓肚镦粗,与铆钉相连的部件毫无变形。某型壁板的铆合运用旋铆工艺提高铆钉的承载能力以及铆合后的表面外观质量。以2017材料的?6铆钉为对象,基于Simufact.Forming有限元软件,运用点轨迹追踪法对其旋铆成形过程进行了数值模拟研究,提取出铆钉变形区某些特定点变形过程中的应力值,并经过数据处理转化为等效应力–行程曲线,进而探讨了旋铆成形的变形机理。针对壁板的结构组成及其装配工艺流程,将旋铆成形的变形机理应用到旋铆设备。通过优化铆接设备的结构,同时将数控技术引入设备中实现自动化加工,提高壁板加工的效率及质量。     

基于DEFORM-3D的自封铆接工艺研究

铆接工艺参数对自封铆接干涉量产生重要影响。采用有限元仿真软件DEFORM-3D,以2117-T4材料、直径4mm的半圆头自封铆钉及2024-T3材料的铝板为研究对象,分析自封铆接的3个主要工艺参数钉孔直径、顶铁形状及压铆力对铆接质量的影响。仿真结果表明,钉孔直径范围在4.01~4.02mm,采用凹槽顶铁及较大的压铆力会增加铆接干涉量,提高铆接件的密封性能。     

铆模锥度对无头铆钉成型质量影响分析

采用ABAQUS建立了有限元分析模型,对比分析了平铆模和锥形铆模两种铆接方式下铆钉的成形质量。研究结果表明,采用锥形铆模铆接后,钉杆的干涉量增大,提高了结构件的连接可靠性,为无头铆钉在运载火箭舱段装配中的应用提供了依据。     

面向飞机部件装配生产线的自动送钉系统研究

根据现代飞机装配铆钉种类众多的特点,采用可移动选钉系统加固定填充站的模式,设计了一套新型自动送钉系统,并在对送钉过程种可能出现的故障进行分析的基础上提出了故障检测和排除措施。分析表明,该系统能够完成近百种铆钉的自动填充、选择与输送,可以保证自动钻铆过程可靠、高效、持续地进行,具有显著的工程应用和推广价值。     

飞机机身壁板自动钻铆离线编程过程优化研究

自动钻铆离线编程是自动钻铆技术应用关键环节之一,离线编程质量与效率将直接影响飞机壁板的生产制造周期。研究分析了当前飞机机身壁板自动钻铆离线编程过程,针对目前飞机机身壁板自动钻铆离线编程过程效率低下、编程质量不高的现状,提出了一种飞机壁板自动钻铆快速离线编程方法,该方法优化了自动钻铆离线编程流程,同时针对自动钻铆离线编程过程数据处理繁琐、工作量大的问题基于CAA二次开发技术实现了离线编程过程数据的批量化处理。基于该自动钻铆离线编程方法可大幅提升当前飞机机身壁板自动钻铆离线编程质量与效率。     

机器人钻铆系统研究现状及发展趋势

工业机器人具有成本低、灵活性高、安装空间小及自动化程度高等优点,对工件的适应性好,且可以通过扩展轴长距离移动,能完成多个区域的钻铆,而无需移动工件,比传统的自动钻铆方式效率高。借助专用编程软件,可以实现自动加工程序的离线编程和模拟加工。机器人钻铆技术突破了自动钻铆机等设备对加工位置和加工灵活性的局限,将自动钻铆技术推向一个更高的高度。     

7050铆钉铆接裂纹分析及对策

7050铝合金材料,由于其综合性能好,在现代飞机结构的零件、连接件中被广泛使用,其中包括用7050铝合金材料加工生产的牌号为HB6748的100°沉头铆钉和HB6747冠状铆钉(俗称7050铆钉).在某型飞机装配制造中大量采用了这种铆钉,但在飞机进气道部位发现使用7050铆钉一段时间后,该部位出现大量铆钉镦头开裂的现象.为分析7050铆钉铆接后镦头开裂的原因,本文从材料、热处理、铆接方法和铆接方式等方面分别进行了试验研究.