柳鑫燁

(哈爾濱量具刃具有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱150040)

近年來(lái)，隨著航空制造業(yè)的迅猛發(fā)展，鉚接技術(shù)的自動(dòng)化程度逐漸提升，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)報(bào)道，B－747機(jī)鉚率達(dá)62%，伊爾86的機(jī)鉚率達(dá)54.5%，空中客車(chē)A300機(jī)鉚率為45%。隨著鉆鉚技術(shù)的不斷提升和發(fā)展，機(jī)器的功能也不斷完善，目前民用飛機(jī)的機(jī)鉚率可高達(dá)90%以上，據(jù)報(bào)道，美國(guó)波音767機(jī)身的機(jī)鉚率高達(dá)97%［1］。由此可見(jiàn)，高自動(dòng)化集成技術(shù)在航空制造業(yè)的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。

筆者所在公司與飛機(jī)制造廠有長(zhǎng)期往來(lái)，曾就飛機(jī)鉆鉚技術(shù)進(jìn)行過(guò)多次技術(shù)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(jìn)行過(guò)多項(xiàng)試驗(yàn)，在這些試驗(yàn)中，飛機(jī)機(jī)翼鉆鉚實(shí)驗(yàn)起步較早，在先后解決了多項(xiàng)難點(diǎn)后，得出了完善的試驗(yàn)結(jié)果。

1 自動(dòng)鉆鉚技術(shù)簡(jiǎn)介

自動(dòng)鉆鉚一般采用集電氣、液壓、氣動(dòng)、自動(dòng)控制為一體的應(yīng)用于航空、航天緊固件安裝的專(zhuān)業(yè)設(shè)備。工序大致可分為以下幾個(gè)步驟，工件的夾緊、工件或機(jī)床主軸移動(dòng)到工作位置、鉆孔锪窩(鉆頭潤(rùn)滑)、涂膠、送釘、鉚接(或安裝)、松開(kāi)等工序［2］。筆者在試驗(yàn)中也基本遵循這一順序來(lái)進(jìn)行加工。

2 精度要求

由于機(jī)翼蒙皮相當(dāng)巨大，整張蒙皮鉚接在機(jī)翼骨架上需要相當(dāng)多的孔，而必須保證每個(gè)孔和锪窩都要符合要求，使所有鉚接都符合標(biāo)準(zhǔn)，而這樣對(duì)加工刀具的要求就顯得尤為嚴(yán)格。為了檢測(cè)刀具精度是否符合標(biāo)準(zhǔn)，在鉆鉚機(jī)加工范圍內(nèi)設(shè)有一塊鋁板，刀具每加工一段時(shí)間或新?lián)Q刀具時(shí)，都要在鋁板上鉆孔锪窩，之后要對(duì)锪窩深度進(jìn)行測(cè)量，符合標(biāo)準(zhǔn)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(gè)數(shù)值就是最后需要測(cè)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(jì)算得知锪窩角度需控制在±0.5°，即是用來(lái)校對(duì)檢具的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)加工精度要求。

3 問(wèn)題解決

3.1 設(shè)計(jì)思路

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

3.2 設(shè)計(jì)過(guò)程

首先是對(duì)功能部件測(cè)桿的設(shè)計(jì)，也是較為重要且要求較高的一部分。如圖1，測(cè)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(cè)頭接觸，把數(shù)值傳遞到百分表上，加工要求不打中心孔。測(cè)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(dòng)0.01 mm，表面粗糙度0.8 μm。測(cè)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(cè)桿外部需要一個(gè)能讓測(cè)桿3在其中往復(fù)運(yùn)動(dòng)的套筒4，套筒內(nèi)側(cè)兩頭均為φ13 mm×30 mm的定位圓柱孔，中部為空刀，下部要有測(cè)量時(shí)限定位置的作用，套筒外部與測(cè)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(nèi)裝限位螺釘9，用于限制測(cè)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(duì)公差和表面粗糙度都有較高要求，對(duì)跳動(dòng)要求還需達(dá)到0.01 mm，下端面接觸測(cè)量面，垂直度要求0.01 mm，表面粗糙度0.8 μm。

還需要一塊標(biāo)準(zhǔn)規(guī)5來(lái)校對(duì)檢具。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)精度要求與測(cè)桿前端精度要求接近，對(duì)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(biāo)進(jìn)行測(cè)量來(lái)檢驗(yàn)加工精度。

裝配過(guò)程為先把滾花套1與套筒4擰緊，為防止套筒4松動(dòng)，用平端緊定螺釘8擰緊，把彈簧2裝入測(cè)桿3上端導(dǎo)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(jìn)入測(cè)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(diào)整好百分表測(cè)桿長(zhǎng)度，使其裝入后百分表測(cè)頭能夠完全接觸到測(cè)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(cè)量過(guò)程

用檢具探入標(biāo)準(zhǔn)規(guī)中，當(dāng)套筒4下端平面與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)平面完全接觸時(shí)，如圖1b，將表對(duì)零。測(cè)量鋁板上需要檢測(cè)的孔，如圖1c。經(jīng)測(cè)量，公差保證在±0.02 mm時(shí)，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(shí)也要在鋁板上鉆孔锪窩，之后再次進(jìn)行檢測(cè)，達(dá)到精度要求后方能再次回到機(jī)翼上工作。

4 結(jié)語(yǔ)

此檢具經(jīng)過(guò)多次驗(yàn)證，達(dá)到了良好的效果，現(xiàn)已正常投入使用。通過(guò)此檢具的研制，使機(jī)翼上加工的每一個(gè)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(chǎn)生，節(jié)省了制造成本，節(jié)約了制造時(shí)間。相信隨著科學(xué)的不斷進(jìn)步，會(huì)有更好的自動(dòng)檢測(cè)方法誕生，這也是我們下一階段需要進(jìn)一步探索的。

［1］費(fèi)軍.自動(dòng)鉆鉚技術(shù)在波音737尾段項(xiàng)目中的應(yīng)用［J］.航空制造技術(shù)，2007(9):85－89.

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