環(huán)槽鉚釘?shù)脑砑霸诿裼蔑w機上的典型應(yīng)用

林樹德

摘 要：本文介紹了環(huán)槽鉚釘?shù)奶攸c、分類、結(jié)構(gòu)原理以及在民用飛機上的典型應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：環(huán)槽鉚釘；特點；分類；結(jié)構(gòu)原理；應(yīng)用

環(huán)槽鉚釘（Lock bolt），是一種高強度、緊固件，其連接強度高，耐疲勞性能好，已廣泛應(yīng)用于飛機的結(jié)構(gòu)連接。環(huán)槽鉚釘?shù)牟牧现饕蠺i-6Al-4V、合金鋼和不銹鋼。釘套的材料主要有合金鋼、Ti-3Al-2.5V、工業(yè)純鈦等。頭部形式主要有凸頭、100°埋頭、130°埋頭等。

1 環(huán)槽鉚釘?shù)奶攸c[1]

環(huán)槽鉚釘與普通鉚釘相比，具有如下幾個優(yōu)點：

（1）環(huán)槽鉚釘具有強度高、抗疲勞特性好以及密封性好等優(yōu)點。與普通鉚釘相比，環(huán)槽鉚釘?shù)尼敆U在鉚接過程中不產(chǎn)生鐓粗變形，因而就允許采用高強度的材料來制造釘桿，以提高結(jié)構(gòu)的連接強度。

（2）能拉鉚成型，這是環(huán)槽鉚釘最主要的鉚接工藝。拉鉚型環(huán)槽鉚釘主要的優(yōu)點有：a.當(dāng)夾層層數(shù)過多或夾層厚度過大時，采用普通鉚釘鉚接比較困難，而拉鉚型環(huán)槽鉚釘很好地解決了這個問題。b.其采用靜力鉚接，在安裝時釘孔和其裝配型架不會產(chǎn)生沖擊變形和破壞，安裝時無噪聲。c.安裝時采用拉鉚，不需常規(guī)的鉚接形成鐓頭，相對傳統(tǒng)鉚接噪聲小，安裝更加簡單。d.預(yù)緊力較大。e.能單面施鉚，對鉚接通路的開敞性要求不高。f.釘桿鎖槽上采用的特殊結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致釘套在釘桿上做近似于單面運動，自鎖性能較好。

（3）可以直接用于零件斜度不大于7°的斜面上，從而避免使用特殊的螺母和墊圈以減輕重量成本，工藝過程簡單。

2 環(huán)槽鉚釘?shù)姆诸?/p>

（1）按鉚接形式分為拉鉚型環(huán)槽鉚釘和鐓鉚型環(huán)槽鉚釘兩大類。其中，拉鉚型環(huán)槽鉚釘應(yīng)用最廣泛，它是采用拉槍和專用的成型模腔，從釘套端工作使其擠壓成型。鐓鉚型環(huán)槽鉚釘常用于自動化裝配的場合，它是采用壓鉚機或鉚槍，使用專用沖模，工具從釘頭和釘套兩端使釘套擠壓成型的方法。鐓鉚型環(huán)槽鉚釘與普通鉚釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)不同，環(huán)槽鉚釘由釘桿和釘套兩部分組成。此外，拉鉚型環(huán)槽鉚釘?shù)尼敆U尾部有拉槽，用于固定安裝工具。

（2）按在飛機結(jié)構(gòu)中的受力形式分為抗剪型環(huán)槽鉚釘和抗拉型環(huán)槽鉚釘兩種。二者的主要區(qū)別是，釘桿上的環(huán)槽形狀和數(shù)量不同?？估铜h(huán)槽鉚釘?shù)沫h(huán)槽數(shù)目要多于抗剪型環(huán)槽鉚釘，且環(huán)槽的數(shù)目隨鉚釘直徑的增大而增多。增加環(huán)槽的目的是為了在鉚接成型時，釘套的材料多擠進環(huán)槽一些，從而增加釘套的受剪面積，使鉚釘沿軸向可以承受較大的抗拉力。

3 環(huán)槽鉚釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)原理

Huck環(huán)槽鉚釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)原理如下：

此類環(huán)槽鉚釘鎖槽的牙底是錐形的且深度和螺距都是變化的。在開始安裝時，內(nèi)部光滑的釘套上的材料被大量地擠壓進釘桿上的鎖槽內(nèi)，使釘套和釘桿100%的結(jié)合，這樣就使環(huán)槽鉚釘具有最大抗拉強度。鎖槽20°的牙側(cè)角作為一個平臺以保持在開始的模鍛過程中產(chǎn)生的高夾持載荷，并且在安裝完成后保持殘余的夾持載荷。另外，鎖槽的20°和40°牙側(cè)角的結(jié)構(gòu)形式類似于螺紋中的鋸齒形螺紋，作用時只能單向傳動，即釘套在安裝過程中容易向著釘頭方向移動，而反方向的移動卻很困難，這樣就能提供很好的自鎖作用。

4 環(huán)槽鉚釘?shù)牡湫蛻?yīng)用

環(huán)槽鉚釘在飛機結(jié)構(gòu)上只用于受力較大和需要較好的結(jié)構(gòu)疲勞特性的部位。例如，梁緣條與腹板的連接；受集中力的接頭連接；大開口加強件與蒙皮的連接；窗框加強件與蒙皮的連接；加強框緣與腹板的連接；普通框?qū)犹幍倪B接；梁腹板上的支柱兩端頭的連接；長桁端頭與加強框、對接墊板、蒙皮的連接以及加強角片的連接等。

一件優(yōu)秀的航空產(chǎn)品，必須擁有較好的綜合性能，而達(dá)到這種效果的，僅僅靠使用一種結(jié)構(gòu)材料來實現(xiàn)是不可能的，必須綜合每種材料的最好性能，即必須混合使用特性不同的材料，以達(dá)到減輕重量、提高結(jié)構(gòu)疲勞壽命、防腐等要求，這樣就意味著會產(chǎn)生很多混合結(jié)構(gòu)連接?？湛虯380的中央翼盒是航空史上最大的復(fù)合材料部件，也是第一次位于耐壓艙壁后面的后機身部分使用復(fù)合材料，為此美鋁緊固件系統(tǒng)研發(fā)了XPL?環(huán)槽鉚釘用來連接A380中央翼盒上的復(fù)合材料部件和金屬材料部件。由于中央翼盒的舷弧尺寸、緊固件的尺寸很大，Alcoa公司就從機車和礦車等工業(yè)借用一些安裝工具的設(shè)計。XPL?環(huán)槽鉚釘與傳統(tǒng)的環(huán)槽鉚釘不同，它的強度更高，夾持范圍更大，釘套、鎖槽和釘頭形式都進行了重新的設(shè)計，釘套則采用Ti-3Al-2.5V，釘桿上有6～8個鎖槽，其強度比工業(yè)純鈦高，同時又有良好的塑性和熱穩(wěn)定性。除了中央翼盒，XPL也應(yīng)用于發(fā)動機吊掛和翼身的連接部位。

5 結(jié)束語

環(huán)槽鉚釘具有較高的連接強度和較好的綜合性能，能夠滿足多種情況下的使用要求，在國內(nèi)外先進的飛機型號中已經(jīng)有廣泛的應(yīng)用和豐富的使用經(jīng)驗，在今后的飛機設(shè)計中，應(yīng)該廣泛推廣使用。

參考文獻

[1]楊信聯(lián)，沈志誠.環(huán)槽鉚釘拉模設(shè)計參數(shù)分析及其優(yōu)化[J].航空制造技術(shù)，1997（4）：40-42.

（作者單位：中航沈飛民用飛機有限責(zé)任公司）