飞机机械连接结构干涉紧固件安装、拆卸装置及方法

本发明涉及机械加工，特别是一种飞机机械连接结构干涉紧固件安装、拆卸装置及方法。

背景技术：

1、干涉连接技术在航空航天等精密制造领域中大量使用，包括复合材料结构(cfrp)、铝合金结构、钛合金结构等。该方法是一种通过过盈配合导致紧固孔与连接件形成一定的干涉量，插入适当干涉量可以起到冷膨胀作用，有利于形成紧密耦合的界面而且能够防止紧固件倾斜，从而增加接头的极限承载强度并可以提高结构的疲劳寿命。干涉紧固件的装配中，目前主要使用的是准静态安装插钉，该方法具有残余应力不对称，高阻力需要润滑剂，安装阻力大等缺点。

2、目前机械连接结构干涉紧固件的主要安装方式为手动装配方式，即在制孔完成后，将干涉紧固件定位插入孔中，敲击达到预定位置。但该装配方式存在干涉紧固件容易发生歪斜，导致对装配结构孔挤压破坏影响结构性能，安装质量难以保证，连接成型效果不易控制等问题。为解决飞机装配中干涉紧固件安装问题，专利号cn 116038310 a公开了一种用于飞机装配的干涉螺栓自动安装装置。该发明包括夹持顶紧组件、铆枪组件、进给组件，能够自动完成干涉螺栓的安装。但该发明体积较大，不适用于复杂工况，且采用的为准静态安装方法。目前机械连接结构干涉紧固件拆卸过程中，在干涉过盈配合的作用下，紧固件与孔壁间存在较大的摩擦力，拆卸较为困难，需要消耗大量人力。干涉紧固件拆卸方面，专利号cn 219054249 u发明了一种摇臂连接螺栓拆卸工具，该工具通过右旋螺纹、左旋螺纹之间的配合实现旋转运动输入实现拆卸功能，但该方法拆卸过程复杂，拆卸阻力大、难度较高。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种飞机机械连接结构干涉紧固件安装、拆卸装置及方法，本发明能实现带孔结构干涉紧固件快速、便捷安装及拆卸。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种飞机机械连接结构干涉紧固件安装、拆卸装置，包括带孔构件、干涉紧固件和安装管以及设于所述安装管内的安装模；所述干涉紧固件穿过所述带孔构件形成装配件，所述干涉紧固件与所述安装模的底部接触，安装模的顶部设有火药匣，所述火药匣的上方设有穿过所述安装管的触发器。

3、作为本发明的进一步改进，所述干涉紧固件和所述安装模之间还设有鼓状结构的防撞头，所述干涉紧固件穿过所述防撞头中心的通孔后与所述安装模的底部接触。

4、作为本发明的进一步改进，所述安装模的底端带有穿过防撞头中心的通孔的锥形顶杆。

5、作为本发明的进一步改进，所述防撞头的材质为硅胶或者橡胶。

6、作为本发明的进一步改进，所述干涉紧固件为干涉螺栓或干涉铆钉。

7、本发明还提供一种飞机机械连接结构干涉紧固件安装、拆卸方法，采用如上所述的飞机机械连接结构干涉紧固件安装、拆卸装置，所述的方法包括以下步骤：

8、步骤1、将带孔构件固定，把干涉紧固件底端放入带孔构件的通孔中；

9、步骤2、将安装模及防撞头从安装管顶部取出，将火药匣装入安装模底部圆柱壳体内部，将装配好的安装模及火药匣从安装管顶部放入，使安装模及火药匣全部进入安装管内；

10、步骤3、当安装时，将安装模锥形顶杆顶持干涉紧固件钉头；当拆卸时，将安装模锥形顶杆顶持干涉紧固件芯棒底端；

11、步骤4、将触发器装入安装管底端通孔内，与火药匣底端触发盖相接；

12、步骤5、通过敲击触发器，火药匣被触发器挤压爆炸，火药匣内部火药爆炸产生冲击力导致安装模高速冲击干涉紧固件进入或脱离带孔构件的通孔，完成干涉紧固件的安装或拆卸；

13、步骤6、将火药匣圆柱壳体从安装模底部圆柱壳体中取出，将安装模放入安装管内部。

14、作为本发明的进一步改进，火药用量与干涉紧固件干涉量关系满足：

15、

16、其中：q为火药用量，eb、ep分别为干涉紧固件和带孔构件的弹性模量,vb、vp分别为干涉紧固件和带孔构件的泊松比，i为干涉量，μ为带孔构件1与干涉紧固件的摩擦系数，d为带孔构件孔直径，l为干涉紧固件外伸量，κ为火药爆炸能量转换率，λ为火药用量与能量的转换率。

17、本发明的有益效果是：

18、本发明通过触发火药爆炸的方法，解决了连接结构干涉紧固件安装和拆卸难题；通过高速冲击安装和拆卸方法，高速冲击安装干涉紧固件显著提高干涉连接的疲劳寿命及降低安装阻力，显著降低干涉紧固件拆卸阻力和拆卸损伤；设计了干涉紧固件安装和拆卸装置，装置操作简便，便于携带与操作，实现了飞机复杂工况尤其是低开敞结构中的干涉紧固件安装和拆卸。

技术特征：

1.一种飞机机械连接结构干涉紧固件安装、拆卸装置，其特征在于，包括带孔构件、干涉紧固件和安装管以及设于所述安装管内的安装模；所述干涉紧固件穿过所述带孔构件形成装配件，所述干涉紧固件与所述安装模的底部接触，安装模的顶部设有火药匣，所述火药匣的上方设有穿过所述安装管的触发器。

2.根据权利要求1所述的飞机机械连接结构干涉紧固件安装、拆卸装置，其特征在于，所述干涉紧固件和所述安装模之间还设有鼓状结构的防撞头，所述干涉紧固件穿过所述防撞头中心的通孔后与所述安装模的底部接触。

3.根据权利要求2所述的飞机机械连接结构干涉紧固件安装、拆卸装置，其特征在于，所述安装模的底端带有穿过防撞头中心的通孔的锥形顶杆。

4.根据权利要求2所述的飞机机械连接结构干涉紧固件安装、拆卸装置，其特征在于，所述防撞头的材质为硅胶或者橡胶。

5.根据权利要求1所述的飞机机械连接结构干涉紧固件安装、拆卸装置，其特征在于，所述干涉紧固件为干涉螺栓或干涉铆钉。

6.一种飞机机械连接结构干涉紧固件安装、拆卸方法，其特征在于，采用如权利要求2-5任一项所述的飞机机械连接结构干涉紧固件安装、拆卸装置，所述的方法包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的飞机机械连接结构干涉紧固件安装、拆卸方法，其特征在于，火药用量与干涉紧固件干涉量关系满足：

技术总结
本发明公开了一种飞机机械连接结构干涉紧固件安装、拆卸装置，包括带孔构件、干涉紧固件和安装管以及设于所述安装管内的安装模；所述干涉紧固件穿过所述带孔构件形成装配件，所述干涉紧固件与所述安装模的底部接触，安装模的顶部设有火药匣，所述火药匣的上方设有穿过所述安装管的触发器；本发明还公开了一种飞机机械连接结构干涉紧固件安装、拆卸方法，本发明能实现带孔结构干涉紧固件快速、便捷安装及拆卸。

技术研发人员：赵乐天,左杨杰
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15