航空鉆鉚深度測量檢具

柳鑫燁

(哈爾濱量具刃具有限責任公司，黑龍江哈爾濱150040)

近年來，隨著航空制造業(yè)的迅猛發(fā)展，鉚接技術的自動化程度逐漸提升，據(jù)有關資料統(tǒng)計報道，B－747機鉚率達62%，伊爾86的機鉚率達54.5%，空中客車A300機鉚率為45%。隨著鉆鉚技術的不斷提升和發(fā)展，機器的功能也不斷完善，目前民用飛機的機鉚率可高達90%以上，據(jù)報道，美國波音767機身的機鉚率高達97%［1］。由此可見，高自動化集成技術在航空制造業(yè)的應用會越來越廣泛。

筆者所在公司與飛機制造廠有長期往來，曾就飛機鉆鉚技術進行過多次技術交流，也就部分有需求廠家提出的具體要求使用我廠現(xiàn)有的EXE－700型加工中心進行過多項試驗，在這些試驗中，飛機機翼鉆鉚實驗起步較早，在先后解決了多項難點后，得出了完善的試驗結果。

1 自動鉆鉚技術簡介

自動鉆鉚一般采用集電氣、液壓、氣動、自動控制為一體的應用于航空、航天緊固件安裝的專業(yè)設備。工序大致可分為以下幾個步驟，工件的夾緊、工件或機床主軸移動到工作位置、鉆孔锪窩(鉆頭潤滑)、涂膠、送釘、鉚接(或安裝)、松開等工序［2］。筆者在試驗中也基本遵循這一順序來進行加工。

2 精度要求

由于機翼蒙皮相當巨大，整張蒙皮鉚接在機翼骨架上需要相當多的孔，而必須保證每個孔和锪窩都要符合要求，使所有鉚接都符合標準，而這樣對加工刀具的要求就顯得尤為嚴格。為了檢測刀具精度是否符合標準，在鉆鉚機加工范圍內設有一塊鋁板，刀具每加工一段時間或新?lián)Q刀具時，都要在鋁板上鉆孔锪窩，之后要對锪窩深度進行測量，符合標準繼續(xù)加工，否則更換刀具。锪窩深度要求2.5 mm，公差為±0.02 mm，這個數(shù)值就是最后需要測量的數(shù)據(jù)，也是精度要求。如果锪窩深度控制在此公差范圍，锪窩上部φ10.17 mm公差需要控制在±0.07 mm，計算得知锪窩角度需控制在±0.5°，即是用來校對檢具的標準規(guī)加工精度要求。

3 問題解決

3.1 設計思路

锪窩深度是需要控制的尺寸，測量出這個值是否符合要求便是目的。用6 mm鉚釘孔作為定位基準，使其在兩個軸線上受到限制。由于是專用檢具，所以檢具可以模擬鉚釘?shù)男螤?，使其與孔和锪窩達到較高的吻合度，這樣便準確得多了。而這根測桿必須在剩下的一個空間軸上能自由滑動，可以用彈簧來保證它的伸縮，控制其伸縮量，而在不工作時又能保持自然狀態(tài)。有了機構還不夠，還要能讀出測量的數(shù)據(jù)。一塊測量用表頭顯然是最好的選擇了，它能把測量出的數(shù)據(jù)準確地顯示在表盤上，起到了輸出結果的作用。整個系統(tǒng)由輸入(測桿)、中間環(huán)節(jié)(彈簧)和輸出(測表)3個部分組成，這就是最原始設計的雛形，也是初步的設計思路。

3.2 設計過程

首先是對功能部件測桿的設計，也是較為重要且要求較高的一部分。如圖1，測桿3下端為鉚釘形狀，中部有環(huán)槽，組裝完畢后用平端限位螺釘9限位。上端φ6 mm圓柱軸向安裝彈簧2，端面與百分表6測頭接觸，把數(shù)值傳遞到百分表上，加工要求不打中心孔。測桿各部分尺寸精度要求較高，例如下端鉚釘形狀圓柱φ6g6，與锪窩孔貼合部分角度公差控制在±0.5°，跳動0.01 mm，表面粗糙度0.8 μm。測桿主體φ13g6，直線度0.05 mm，表面粗糙度0.8 μm。上端面垂直度0.01 mm，表面粗糙度0.8 μm等。

測桿外部需要一個能讓測桿3在其中往復運動的套筒4，套筒內側兩頭均為φ13 mm×30 mm的定位圓柱孔，中部為空刀，下部要有測量時限定位置的作用，套筒外部與測量者手部接觸，所以最好滾花，方便使用。套筒中部留有螺紋孔，內裝限位螺釘9，用于限制測桿滑出，上部為螺紋，與安裝百分表的滾花套1連接。套筒φ13 mm孔不但對公差和表面粗糙度都有較高要求，對跳動要求還需達到0.01 mm，下端面接觸測量面，垂直度要求0.01 mm，表面粗糙度0.8 μm。

還需要一塊標準規(guī)5來校對檢具。標準規(guī)精度要求與測桿前端精度要求接近，對锪窩角度、孔垂直度、端面直線度都有較高要求。加工完成后可用鋼球與單坐標進行測量來檢驗加工精度。

裝配過程為先把滾花套1與套筒4擰緊，為防止套筒4松動，用平端緊定螺釘8擰緊，把彈簧2裝入測桿3上端導柱部分并將其穿入套筒4中，將平端限位螺釘9擰入(不要擰死，使其進入測桿中部環(huán)槽中)，保持裝配體自然下垂，使環(huán)槽上部肩面與平端限位螺釘9接觸，如圖1a。調整好百分表測桿長度，使其裝入后百分表測頭能夠完全接觸到測桿2上端平面，把鎖緊套7套入百分表，再整體裝入滾花套1，用平端緊定螺釘擰緊，這樣便裝配完畢。

3.3 測量過程

用檢具探入標準規(guī)中，當套筒4下端平面與標準規(guī)平面完全接觸時，如圖1b，將表對零。測量鋁板上需要檢測的孔，如圖1c。經測量，公差保證在±0.02 mm時，刀具可繼續(xù)使用，超出公差范圍更換刀具，每新?lián)Q一把刀具時也要在鋁板上鉆孔锪窩，之后再次進行檢測，達到精度要求后方能再次回到機翼上工作。

4 結語

此檢具經過多次驗證，達到了良好的效果，現(xiàn)已正常投入使用。通過此檢具的研制，使機翼上加工的每一個孔和锪窩的精度都能得到很好的保障，從而基本杜絕了廢孔的產生，節(jié)省了制造成本，節(jié)約了制造時間。相信隨著科學的不斷進步，會有更好的自動檢測方法誕生，這也是我們下一階段需要進一步探索的。

［1］費軍.自動鉆鉚技術在波音737尾段項目中的應用［J］.航空制造技術，2007(9):85－89.

［2］李少波，陳翔鵬.自動鉆鉚技術的應用和無頭鉚釘安裝［J］.航空制造技術，2007(9):50－52.