探析大直径高锁螺栓孔的钻制技术研究与应用论文
探析大直径高锁螺栓孔的钻制技术研究与应用论文
高锁螺栓是利用螺栓的过盈量与孔造成的干涉配合和较高的预紧力的组合作用来提高接头疲劳强度的一种螺栓。主要由带螺纹的芯杆和带螺纹的套环组成。以下是学习啦小编今天为大家精心准备的：探析大直径高锁螺栓孔的钻制技术研究与应用相关论文。内容仅供参考，欢迎阅读!
探析大直径高锁螺栓孔的钻制技术研究与应用全文如下：
1 前言
波音公司的B747 系列产品， 因其庞大的载客量和载货量而闻名于世界，其机身结构也因此比其他机型复杂的多。本文研究的B747-400 客机改货机型的口框的所有骨架结构都是采用拼接形式，装配完成后重量达1800Kg，而和它外形尺寸、构造相近的B767-200 型改装口框，只有1000Kg。B747 口框所采用的紧固件数量和直径都远远大于其他飞机结构，特别是口框与机身对接的上下部主梁加强条带上，使用的是1/2″、9/16″直径的高锁螺栓。
2 现状
目前，该口框的装配过程中，对于上下部主梁的加强条带上的大号高锁螺栓孔一直采用手工钻制。大号高锁螺栓孔要通过多层零件，总夹层厚度为48～61mm。操作者使用风钻钻制该孔需要以下步骤：1) 按照明胶版进行排孔。2)钻Φ1/8″的孔。3)钻Φ1/4″和Φ3/8″的过渡孔。4)钻终孔。5)铰孔。
在扩孔和钻制终孔的过程中，频繁出现卡钻的现象，操作者不得不进行多次退刀和进刀， 导致孔径接近孔的上限值，个别孔甚至超差0.01mm～0.03mm。
3 新工具的研究
为提高高锁螺栓孔的钻制质量、同时降低劳动强度，该孔的钻制准备采用新工具来完成。相关人员对当前航空产品的装配工具进行调查、研究，提出3 种可选方案。
方案1：采用自动进给钻。优点：钻孔精度高、操作者劳动强度低。缺点：工具购买成本高，同时需要制作专用的钻模板以保证孔位准确度和精度，成本较大。
方案2：采用吸盘和风钻组合。优点：可以保证孔的垂直度，同时解放操作者使用垂直钻孔器的一只手，双手钻孔。缺点：吸盘价格较贵。经调查：其他飞机装配公司试用几次，但因价格而未完成最终采购、劳动强度未降低、孔径尺寸得不到保证。
方案3：采用磁力座钻。优点：可以保证孔径精度和垂直度、劳动强度低、成本低。缺点：需要制作简易工装，消除飞机蒙皮为铝结构不能吸附的因素、钻床笨重，操作不方便，需要手工对刀。
针对以上三种改进方案和目前采用的钻制方法在成本、效率、孔质量、劳动强度和整个改进过程的可操作性进行比较，对其优缺点进行量化分析。
结合以上的分析，最终决定采用方案3：选用磁力座钻。该方案即可提高孔质量、降低操作者劳动强度、提高效率，成本可接受，也方便操作。
4 新工具的应用
4.1 选购磁力座钻
磁座钻(magnetic drill)又称为磁力钻等， 属于手动电钻的一种，跟普通手动电钻相比磁座钻具有，精度高，垂直度好，安全性高，没有反作用力的优点。主要用于钢铁金属结构件钻孔，如不锈钢，钢板，H 型钢，角钢等型材上钻孔。适合于大型结构件，需要钻大孔的工件，是造船业、桥梁工程、采油平台、电厂维修、电力公司施工、铁路建筑等领域必不可少的专用设备。目前，航空企业中的工装制造、维修厂已普遍采用磁座钻。
磁座钻应用在飞机结构上钻孔的局限性： 动力为电动，给装配工作带来安全隐患。飞机结构为铝合金为主，需增加辅助装备才能达到吸附的目的，因此磁力座钻在飞机装配中并未得到广泛应用。为加强磁座钻的可操作性，简化对孔过程，选购一种通电后仍可对磁座钻进行微小调整的型号。选定德国锐科(RUKO)的RS30e。该磁座钻的技术参数如下：
磁性夹持力：20800N、功率：1840W、转速：60-470r/m(可任意调节)、重量：21.5kg、钻孔能力(普通麻花钻)：Φ16mm、通电后微调范围：旋转±20°，前后±7.5mm。
4.2 钻孔试验
为保证孔质量和确定钻孔次数， 使用两层总厚度为52mm的铝板进行钻孔试验。钻孔过程分两种：a：手工钻制Φ3.2 的导孔直接扩孔至终孔尺寸后铰孔;b： 手工钻制Φ3.2 的导孔-扩孔至Φ6.4 的中间孔-扩至终孔-铰孔。检验员目视检查孔壁质量，无法区别是哪种方式钻制的终孔，其孔壁质量都可达到图纸和规范要求。测量两组的孔径也没有明显区别，其孔径大都分布在孔径公差带的中间位置。根据此次试验的数据， 使用磁座钻来钻制Φ9/16"和Φ1/2"的高锁螺栓孔，完全可以满足工程图纸要求。
5 效果验证
在飞机口框上钻制前5 个高锁螺栓孔的过程中，检验员对孔壁质量和孔径进行逐一检查和测量，其结果完全符合规范要求。所有孔完成后，检验员使用通-止规对170 个孔的直径和垂直度进行检查以及目视检查孔壁质量，所有孔径和孔壁质量均满足要求。由上两表可以看出，钻孔时间并没有明显降低，但使用磁座钻以后，工人的劳动强度得到大大降低，因此也避免了因过度劳累导致的孔径超差现象。同时，孔径范围和孔壁质量得到很好的控制。
6 结语
通过本文的研究和应用分析发现，在其他行业已普遍采用的磁力座钻， 使用合适的辅助和支撑设备解决磁力和重量的局限性，就可应用到飞机装配过程中，发挥其稳定、功率大等优点。
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