林樹(shù)德

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

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

環(huán)槽鉚釘（Lock bolt），是一種高強(qiáng)度、緊固件，其連接強(qiáng)度高，耐疲勞性能好，已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)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(diǎn)[1]

環(huán)槽鉚釘與普通鉚釘相比，具有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

（1）環(huán)槽鉚釘具有強(qiáng)度高、抗疲勞特性好以及密封性好等優(yōu)點(diǎn)。與普通鉚釘相比，環(huán)槽鉚釘?shù)尼敆U在鉚接過(guò)程中不產(chǎn)生鐓粗變形，因而就允許采用高強(qiáng)度的材料來(lái)制造釘桿，以提高結(jié)構(gòu)的連接強(qiáng)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(diǎn)有：a.當(dāng)夾層層數(shù)過(guò)多或夾層厚度過(guò)大時(shí)，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(gè)問(wèn)題。b.其采用靜力鉚接，在安裝時(shí)釘孔和其裝配型架不會(huì)產(chǎn)生沖擊變形和破壞，安裝時(shí)無(wú)噪聲。c.安裝時(shí)采用拉鉚，不需常規(guī)的鉚接形成鐓頭，相對(duì)傳統(tǒng)鉚接噪聲小，安裝更加簡(jiǎn)單。d.預(yù)緊力較大。e.能單面施鉚，對(duì)鉚接通路的開(kāi)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(yùn)動(dòng)，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(guò)程簡(jiǎn)單。

2 環(huán)槽鉚釘?shù)姆诸?lèi)

（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(lèi)。其中，拉鉚型環(huán)槽鉚釘應(yīng)用最廣泛，它是采用拉槍和專(zhuān)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(dòng)化裝配的場(chǎng)合，它是采用壓鉚機(jī)或鉚槍?zhuān)褂脤?zhuān)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(jī)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(shí)，釘套的材料多擠進(jìn)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(lèi)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(kāi)始安裝時(shí)，內(nèi)部光滑的釘套上的材料被大量地?cái)D壓進(jìn)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(qiáng)度。鎖槽20°的牙側(cè)角作為一個(gè)平臺(tái)以保持在開(kāi)始的模鍛過(guò)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(lèi)似于螺紋中的鋸齒形螺紋，作用時(shí)只能單向傳動(dòng)，即釘套在安裝過(guò)程中容易向著釘頭方向移動(dòng)，而反方向的移動(dòng)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(jī)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(kāi)口加強(qiáng)件與蒙皮的連接；窗框加強(qiáng)件與蒙皮的連接；加強(qiáng)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(zhǎng)桁端頭與加強(qiáng)框、對(duì)接墊板、蒙皮的連接以及加強(qiáng)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(lái)實(shí)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(huì)產(chǎn)生很多混合結(jié)構(gòu)連接。空客A380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(jī)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(lái)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(jī)車(chē)和礦車(chē)等工業(yè)借用一些安裝工具的設(shè)計(jì)。XPL?環(huán)槽鉚釘與傳統(tǒng)的環(huán)槽鉚釘不同，它的強(qiáng)度更高，夾持范圍更大，釘套、鎖槽和釘頭形式都進(jìn)行了重新的設(shè)計(jì)，釘套則采用Ti-3Al-2.5V，釘桿上有6～8個(gè)鎖槽，其強(qiáng)度比工業(yè)純鈦高，同時(shí)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(dòng)機(jī)吊掛和翼身的連接部位。

5 結(jié)束語(yǔ)

環(huán)槽鉚釘具有較高的連接強(qiáng)度和較好的綜合性能，能夠滿(mǎn)足多種情況下的使用要求，在國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的飛機(jī)型號(hào)中已經(jīng)有廣泛的應(yīng)用和豐富的使用經(jīng)驗(yàn)，在今后的飛機(jī)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該廣泛推廣使用。

參考文獻(xiàn)

[1]楊信聯(lián)，沈志誠(chéng).環(huán)槽鉚釘拉模設(shè)計(jì)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(jī)有限責(zé)任公司）