一种异种材料铆接装置和方法与流程

本发明涉及异种材料的铆接技术领域，尤其是涉及一种异种材料铆接装置和方法。

背景技术：

目前，复合材料因其比重小、比强度和比模量大，兼具优良的化学稳定性、减摩耐磨、耐热、耐疲劳、消声、电绝缘等性能，在飞机上的运用越来越多。

特别是在飞机的天线罩铆接中，在通常情况下，天线罩厚度受限，无法制作螺纹孔，只能在天线罩上制作沉孔，而为将天线模块固定在天线罩上，通常需外加铝合金底板与天线罩胶接或者机械连接。从满足可返修性要求方面考虑，在可更换的复合材料组件间通常选用机械连接技术。其中，铆接因其是一种新型的轻量化连接技术，适于应用于该异种材料天线组件异种金属的连接，其关键技术点在于合理设计铆接参数及方法以控制天线罩的变形及应力集中。

由于天线罩系玻璃纤维预浸料逐层铺设而成，就没有屈服点的意义上来说属脆性材料，层内延纤维方向抗剪力较强，纤维神经黏连度高，而层间结合力较弱，抗剥离强度不高，在机械加工中的剪切应力作用下极易造成纤维断裂、层间剥离。经机械加工后的玻璃纤维复合材料的破坏形式过于复杂，如树脂基质破坏、纤维断裂等，严重降低了接头处材料的力学性能，形成了薄弱环节，极易出现起层乃至破损。而铆接时，铆接力将在该薄弱部位进一步作用，如若铆接方法和施力方式不正确，极易造成铆钉受力不均发生偏斜撞击天线罩孔口，当铆钉多次撞击孔口薄弱部位后，很容易造成天线罩孔口开裂致使零件报废。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种异种材料的铆接装置和方法。根据本发明的一方面，该铆接装置包括：

支撑柱，所述支撑柱的顶端设有突出部，所述突出部上端面的中心位置设有对心孔；

铆柱，所述铆柱的底端设有能够容置在所述对心孔中的尖端部，以完成所述支撑柱和所述铆柱的对心；

待铆接工件上设有沉孔，所述沉孔中穿设有铆套，所述突出部容置在所述铆套的基底端以支撑铆套，所述尖端部容置在所述铆套的压铆端，通过所述铆柱对所述压铆端施压完成待铆接工件的铆接。

优选地，所述待铆接工件上设有通孔，所述通孔中穿设定位销钉，用于实现所述待铆接工件的定位夹紧。

优选地，所述突出部设置在所述支撑柱的顶端的中心位置。

优选地，所述铆柱的下端构造成椎形。

优选地，所述支撑柱采用t8碳素工具钢、t10碳素工具钢或者40cr钢材料制成。

优选地，所述支撑柱采用t8碳素工具钢、t10碳素工具钢或者40cr钢材料制成。

根据本发明的另一方面，提供一种异种材料的铆接方法，包括以下步骤：

s1、通过所述对心孔和所述尖端部将所述铆柱与所述支撑柱对心，以保证所述铆柱和所述支撑柱的中轴线位于同一直线上；

s2、将铆套穿设于待铆接工件的所述沉孔中，将所述支撑柱的突出部设置在所述铆套的基底部，并将所述铆柱的尖端部容置在所述铆套的压铆端；

s3、将待铆接工件定位夹紧；

s4、通过所述铆柱对所述铆套施加压力，使所述铆套的压铆端向所述待铆接工件的方向贴合，完成铆接。

优选地，在所述步骤s1前，还包括步骤：

在所述待铆接工件上设置沉孔，用于穿设所述铆套；

在所述待铆接工件上设置通孔，用于穿设定位销钉，以实现定位夹紧。

优选地，在所述步骤s3中，通过设置所述通孔和穿设在所述通孔中的定位销钉实现所述待铆接工件的定位夹紧。

优选地，在所述步骤s4中，将所述铆柱连接钻床的施压部件，所述施压部件的压力通过所述铆柱施加到所述铆套上，以使所述铆套的压铆端向所述待铆接工件的方向贴合，完成铆接。

与现有技术相比，本发明的优点在于，通过在支撑柱上设置对心孔以及在铆柱上设置能够容置在对心孔中的尖端部，从而最大程度的保证了支撑柱和铆柱的中轴线的重合度，保证了施铆力的稳定性，提高了铆接装置的实用性。此外，本发明利用施压部件通过铆柱对铆套施加压力，避免了常规技术中采用铆抢锤击铆接所导致的复合材料受冲击损伤等问题。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述。在图中：

图1显示了根据本发明实施例的一种异种材料铆接装置结构示意图。

图2显示了根据本发明实施例的一种异种材料铆接装置a处的结构放大示意图。

图3显示了根据本发明实施例的一种异种材料铆接装置定位销钉锁紧结构示意图。

图4显示了根据本发明实施例的一种异种材料铆接方法的流程图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步说明。

图1显示了根据本发明的异种材料铆接装置，该铆接装置包括支撑柱1和铆柱2。支撑柱1的顶端设有突出部11，优选地，突出部11设置在支撑柱1的顶端的中心位置。突出部11上端面的中心位置设有对心孔111；铆柱2的底端设有能够容置在对心孔中111中的尖端部21，以完成支撑柱1和铆柱2的对心。该实施例中，尖端部21构造为圆锥形。优选地，铆柱2和支撑柱1均采用强度和延展性等综合性能较为理想的t8碳素工具钢、t10碳素工具钢或者40cr钢材料制成，成本低、性能好、寿命长。

该实施例中，待铆接工件为复合材料天线罩31和轻合金板32。天线罩31采用玻璃纤维预浸料模压而成。可以理解的，天线罩31还可以由碳、石墨、芳族聚酰胺、玻璃增强复合材料或者环氧树脂基纤维增强复合材料等材料进行制备，轻合金板32可以是铝合金板。

突出部11容置在铆套4的基底端41内，用于支撑铆套4，尖端部21容置在铆套4的压铆端42中，通过铆柱对压铆端施压完成待铆接工件的铆接。

通过在突出部11上端面中心位置设置对心孔111，在铆柱2的底端设有能够容置在对心孔111中的尖端部21，完成支撑柱1和铆柱2的对心，以保证天线罩31和铝合金板32上设置的沉孔以及铆套的中轴线的重合度以及施铆力方向的稳定性，保证铆接质量。该实施例中，天线罩厚度受限，无法制备螺纹孔，只能制备沉孔。

支撑柱1为专用可替换支撑柱，能够针对不同使用要求下尺寸大小各异的铆套4，采用专用可替换支撑柱1和铆柱2施铆，即通过“成组式可替换压铆支撑柱”实现不同型号待铆接工件的铆接。

在一实施例中，待铆接工件3上设有通孔5，通孔5中设有定位销钉6。用于在施铆前将待铆接工件固定连接在一起，防止施铆过程中，待铆接工件之间产生不必要的相对移动。

根据本发明的另一方面，提供了一种异种材料铆接方法，该方法包括以下步骤：

s1、通过对心孔111和尖端部21将铆柱2与支撑柱1对心，以保证铆柱2和支撑柱1的中轴线位于同一直线上；

s2、将铆套4穿设于待铆接工件3的沉孔7中，将铆套4的基底部设置在支撑柱1的突出部11上；并将铆柱2的尖端部21容置在铆套4的压铆端42；

s3、将待铆接工件3定位夹紧；

s4、通过铆柱2对铆套4施加压力，使铆套4的压铆端42向待铆接工件3的方向贴合，完成铆接。

在一实施例中，在步骤s1前，还包括步骤：

在待铆接工件上设置沉孔7，用于穿设铆套4；

在待铆接工件上设置通孔5，用于穿设定位销钉6，以实现定位夹紧。

在一种实施方式中，步骤s3包括：

通过穿设在通孔5中的定位销钉6实现待铆接工件3的定位夹紧。

在一种实施方式中，所述步骤s4包括：

将所述铆柱连接钻床的施压部件，所述施压部件的压力通过所述铆柱施加到所述铆套上，以使所述铆套的压铆端向所述待铆接工件的方向贴合，完成铆接。

在如图1所示的天线罩31和铝合金板32的铆接实施例中，其铆接流程如下：

1)在天线罩31和铝合金板32上设置位置相对应的沉孔7，并在天线罩31和铝合金板32上设置位置相对应的通孔5；

2)通过对心孔111和尖端部21将铆柱2与支撑柱1对心，以保证铆柱2和支撑柱1的中轴线的重合；

3)在通孔5中穿设定位销钉6，以实现天线罩31和铝合金板32的定位夹紧。

4)将铆套4穿设于天线罩31和铝合金底板32的沉孔7中，将突出部11容置在铆套4的基底部41套中，并将铆柱2的尖端部21容置在铆套4的压铆端42。

5)将铆柱2连接到施压部件，优选地，连接到钻床的刀柄上并锁紧，施压部件的压力通过铆柱2施加到铆套4上，以使铆套4的压铆端42向待铆接工件3的方向贴合，完成铆接。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。