机翼前缘挡板上铆钉孔压窝质量的工艺分析

佟鑫

摘 要：本文以某型飞机前缘为例，对装配中出现的典型问题加以分析和总结，来降低铆钉的安装故障率，提高机翼前缘挡板上的压窝质量，使铆接后的钉头高度满足技术文件及气动外形的要求。着重分析了机翼前缘挡板上铆钉孔压窝的工艺过程及要求，并对出现的问题进行分析与改进。

关键词：钉头高 单向间隙 压窝 质量

中图分类号：V22 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）03（b）-0076-02

某机型研制中，遇到了一个典型问题：如何提高机翼前缘挡板上铆钉孔压窝质量。机翼前缘具有很高气动外形要求，挡板与角撑及腹板连接处的Φ4铆钉孔需要在挡板上压窝，在角撑及腹板上锪窝。机翼前缘上需要压窝的铆钉孔超过500个。在某架机翼前缘挡板上压窝后发现钉头高，超出0.1mm的技术要求，而且存在单向间隙，严重影响飞机的气动外形。因此，某型飞机前缘为例，对装配中出现的典型问题加以分析和总结，来降低铆钉的安装故障率，提高机翼前缘挡板上的压窝质量，使铆接后的钉头高度满足技术文件及气动外形的要求。

1 结构形式简介

机翼的用途：是飞机的升力面，用来产生气动升力，对于保证飞机在战术技术要求规定的所有状态下的飞行和机动是必须的。

某型飞机机翼的构成：由纵墙、翼肋骨架、上、下壁板等组成的主翼盒结构，前后缘增升装置——前缘襟翼、后缘襟翼、具有襟翼和副翼功能的襟副翼。

机翼前缘位于机翼的前部，由1墙，大梁，前肋，挡板，角撑，腹板等组成。

2 挡板压窝的工艺过程

2.1 对压窝前的部件和组件装配质量的要求

采用工具——固定式压铆机КИ-234。

（1）根据说明书，采用工艺紧固件使结构元件紧密贴合。（2）根据说明书钻孔，应预先加工要压窝的孔。（3）钻预制孔后，去除工艺紧固件，分解铆接件，根据说明书清除孔边缘上的毛刺，然后把零件送去压窝。（4）板状零件压窝，骨架锪窝时，根据说明书在骨架零件上锪窝。在骨架上锪窝时要保证铆钉量规相对骨架表面的下陷量为0.15δ，δ-板状零件的厚度。（5）压窝前应用抹布擦去零件表面的灰尘。

2.2 压窝特点

（1）冲制铆钉头为120°的埋头窝时，硬铝合金2D12T4和不锈钢1Cr18Ni9Ti零件冷状态下压窝。（2）冲制铆钉头为120°的埋头窝时，钛合金零件上压窝，变形区必须加热。（3）如果蒙皮厚度不大于0.8mm，骨架厚度不大于0.8mm，则蒙皮、骨架均压窝。如果蒙皮厚度不大于0.8mm，骨架厚度大于0.8mm，则蒙皮压窝、骨架锪窝。如果蒙皮厚度大于0.8mm，骨架厚度不限，则蒙皮锪窝。（4）多层零件压窝一般应分别进行，当必须一起压窝时，其夹层厚度应不大于1.6mm。（5）压窝前，在检验用试件上检查设备和工具的调整是否正确，试件的材料牌号、厚度和孔距都应符合被加工零件，试压出至少5个窝，直至全部合格为止，特别注意阳模和阴模安装的同轴度（见图1）。（6）在工作开始前和工作过程中，都应及时处理模具的工作部分上的脏物。

3 现场调查

现场调查发现：在某架右翼前缘的2块挡板上共压窝56个铆钉孔，其中42个不合格，不合格率达到75%。

我们调查发现现场使用的压窝器为КИ-234，该压窝器用于某系列飞机机翼前缘挡板上的铆钉孔压窝。对此我们对这两种机型的挡板进行了比较，挡板的材料由钢1Cr18Ni9Ti变为钛TC2 M，其他没有变化。通过咨询得知钛板收缩率比钢的收缩率高，压窝后回弹量较大，如果采用以前的压窝器，势必会造成窝浅。

4 原因分析

根据现场调查情况，并结合机翼前缘的结构特点，相关人员一起分析了机翼前缘挡板上铆钉孔压窝不合格的原因，其主要原因如下：

4.1 设备工具方面的原因

（1）采用的压窝工具КИ-234（Φ4×120；B=1.2），适用于压窝材料为1Cr18Ni9Ti，厚度0.8的零件，针对材料为TC2 M的钛板，是否合适，需要验证。（2）操作者反映，在白天和晚间使用固定式压铆机，压窝质量也不同。我们查看相关说明书后，发现不同环境温度，设备的冲压力也对压窝质量有一定影响。

4.2 装配工艺方面的原因

（1）挡板位于机翼的前部，弧度较大，这样在挡板上预制初孔时，孔垂直度不易保证，易偏斜，压窝时导致窝偏。（2）挡板上钻制的初孔直径与压窝器上工具定位销直径不匹配，造成孔的中心线与模具的中心线不一致，导致窝的质量不好。（3）按压窝说明书，在钛合金零件上压窝，变形区必须加热。个别情况下，在冷状态下在钛合金板上进行压窝。但实际生产中，很难实现热状态下的压窝，所以很难保证窝的质量。

5 解决方法

针对以上原因以及压窝的特点，初步确定解决方案。

5.1 设备工具

通过改进压窝器结构尺寸，来弥补钛板回弹量大的问题。经过不断的摸索、试验后，才可实现对压窝器的结构更改成功。

方案一：在КП-204М压铆机用壓窝工具КИ-234（Φ4×120；B=1.2）中，将其中的D1=9.0改为D1=10，其余不变。

方案二：将1件压窝工具的КИ-234-02号件的h值由h=1.2±0.02改为h=1.4±0.02，但D不变，其余不变，并将КИ-234-03号件的外露部分的直径由Φ3.5改为Φ3.1，其余不变。

用压窝器在试验件上试验后发现：方案二窝的质量明显提高，铆接后，钉头高度符合了技术条件要求。

5.2 装配工艺

通过改进工艺方法，解决压窝后扩孔时孔中心偏移而造成窝偏的问题。

（1）挡板上预先加工要压窝的孔时，选用三脚架保证孔的垂直度。

（2）在工作开始前和工作过程中，及时清理压窝工具КИ-234上的脏物。

（3）压窝前必须用抹布擦去零件表面的灰尘。

（4）在安装压窝器的阳模和阴模时，须保证模具与压窝件初孔对正同轴。

（5）压窝前，先在试验件上检查设备和工具的调整是否正确，注意试件的材料牌号，厚度和孔距都应符合被加工零件。当在试验件上所冲的窝符合要求后，才可在产品上进行压窝。

6 效果验证

以上措施在飞机上进行实施，实施结果表明，机翼前缘挡板上的铆钉孔压窝质量明显得到提高，取得了良好的效果。

7 结语

通过采取以上措施，论证了压窝质量工艺方法的可行性及适用性，提高了压窝质量，达到了预期的目标，避免了重大的质量事故，具有很好的推广价值。

参考文献

[1] 王云渤.飞机装配工艺学[M].北京：国防工业出版社，1990.

[2] 陈同安.飞机制造工艺技术指南[Z].沈阳飞机工业（集团）有限公司，1996.