波音飞机气密托板螺母安装工艺设备及工艺

摘要

本发明公开了一种波音飞机气密托板螺母安装工艺设备及工艺，通过第一工艺组件进行卫星孔成孔，由于第一工艺组件通过同轴定位销在螺丝孔中的定位，保证卫星孔成孔的基准精度，再通过顶铁与铆钉枪头配合同时对两铆钉进行铆钉头的墩头成型，不仅提高了加工效率，而且也彻底杜绝了安装完成第一个紧固铆钉后因铆钉墩头对气密托板螺母底座产生的挤压变形而进一步导致橡胶密封圈与蒙皮贴合不紧密的问题，保证气密托板螺母铆接的质量。由于铆钉枪头为轴向定位套所导向，使其只能沿轴向方向移动，在施工时对其产生径向上的约束和支撑，不会因震动对周围的结构造成损伤，进一步的保证了加工的质量。

权利要求

1. 一种波音飞机气密托板螺母安装工艺设备，其特征在于，包括：第一工艺组件，具有一长方体块，在该长方体块的一个面设有垂直于该面的以定位于蒙皮上螺丝孔的同轴定位销，进而，在长方体块上开有一对用于卫星孔钻销钻头导向的轴线平行于同轴定位销的卫星孔导向孔，且两卫星孔导向孔关于同轴定位销的轴线轴对称；

第二工艺组件，为一顶铁，该顶铁的砧面开有匹配气密托板螺母密封顶部的过孔，关于该过孔对称的砧面部分覆盖对应的两卫星孔；

第三工艺组件，包括一用于穿过所述螺丝孔以连接气密托板螺母的预紧螺栓和套于该预紧螺栓螺杆上的轴向定位套，该轴向定位套位于蒙皮的预紧螺栓螺栓头所在侧；以及第四工艺组件，为工作面开有轴向定位孔的铆钉枪头，其中轴向定位孔导向于所述轴向定位套，且工作面覆盖两卫星孔；

其中，所述第一工艺组件在设有同轴定位销的面配置有保护垫；

所述顶铁具有三个砧面，其中一对砧面平行相对，余一砧面与平行的两砧面正交；

对应于正交的两个砧面的两个过孔连通形成为顶铁一端头的U形槽。

2.根据权利要求1所述的波音飞机气密托板螺母安装工艺设备，其特征在于，所述保护垫胶黏贴装于对应面。

3.根据权利要求1或2所述的波音飞机气密托板螺母安装工艺设备，其特征在于，所述长方体块在以设有同轴定位销的侧面为底的侧面设有一把手。

4.一种波音飞机气密托板螺母安装工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1）使用定位工装定位螺丝孔，匹配的定位工装通过与所述螺丝孔轴孔配合的销轴定位于螺丝孔，且定位工装开有匹配气密托板螺母卫星孔的导向孔；

2）钻销卫星孔，压紧定位工装于远端蒙皮，保证定位可靠，以一卫星导向孔导向在蒙皮上对一卫星孔成孔，然后对另一卫星孔成孔；

3）打沉孔，匹配铆钉装配，对卫星孔打沉孔；

4）定位气密托板螺母，将气密托板螺母在远端蒙皮侧放置到位，然后在近端蒙皮侧使用一预紧螺栓通过螺丝孔连接所述气密托板螺母，预紧所述预紧螺栓，使气密托板螺母的座侧端面与远端蒙皮贴合；其中预紧螺栓的螺栓头侧装有轴向定位套；

5）打铆钉，匹配两卫星孔的两铆钉，两铆钉工艺头在近端蒙皮侧，通过顶铁在远端蒙皮侧形成跨过气密托板螺母密封顶部的砧面托持两铆钉，而在近端蒙皮侧，通过导向于所述轴向定位套的铆钉枪头对两铆钉另一端进行成型；

6）拆除预紧螺栓。

5.根据权利要求4所述的波音飞机气密托板螺母安装工艺，其特征在于，在步骤4）中，安装预紧螺栓前，把铆钉对应插入气密托板螺母铆钉孔及相应的卫星孔。

6.根据权利要求4所述的波音飞机气密托板螺母安装工艺，其特征在于，在步骤1）中，定位工装与蒙皮间需要加装硬度小于蒙皮的橡胶保护垫。

7.根据权利要求4所述的波音飞机气密托板螺母安装工艺，其特征在于，所述预紧螺栓在预紧时采用扭矩扳手，所施加的力为30LB。

说明书

波音飞机气密托板螺母安装工艺设备及工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及一种波音飞机气密托板螺母安装工艺设备及工艺。

背景技术

[0002] 在航空器维修工作中，例如安装机身整流罩或者货仓防磨板这类需要透过增压区域与非增压区域的连接常常采用气密托板螺母配合螺栓实现连接。如图1中上部所示，这类气密托板螺母10有一个阶梯圆台状或者阶梯穹隆状的密封顶部（其主体部分）和底端（图中下端）带有的一个橡胶密封圈11，通过对称分布于螺丝孔3两侧的卫星孔12安装铆钉后对橡胶密封圈11与远端蒙皮（内蒙皮）2接触的一侧产生挤压力压紧并产生塑性变形，而起到密封的效果。

[0003] 由于目前尚未有专门用于气密托板螺母安装的工具，现多采用定位销、铆钉枪、顶铁等通用工具逐个安装紧固铆钉。因此，现行气密托板螺母安装工艺流程有如下缺点：

[0004] 1.在上述工艺过程中先将定位销经由蒙皮上的螺丝孔3或者卫星孔12插入到气密托板螺母10的对应螺丝孔或者匹配卫星孔12的一个紧固件安装孔内，利用定位销的轴向拉力将气密托板螺母10与远端蒙皮2贴紧。因定位销仅靠过盈配合产生的轴向拉力，相对比较小，当安装完成第一个紧固铆钉后因铆钉墩头成型会造成气密托板螺母底座产生的挤压变形，而定位销的轴向拉力不足以克服这种变形，最终导橡胶致密封圈11和蒙皮贴合不紧密，进而造成机体内增压气体或液体泄漏，给飞机飞行带来安全隐患。

[0005] 2.传统的气密托板螺母10的安装工序工艺费时费力效率低。验收时工作者仅以目视判定气密托板螺母10的橡胶密封圈11与蒙皮是否贴合紧密，检验方法不够严谨科学。无法从根本上保证气密托板螺母10的橡胶密封圈11与远端蒙皮2的有效贴合，完成安装后铆钉的安装质量和气密性无法保证。

[0006] 3.由于机体结构内千差万别，普通的铆钉枪头和顶铁往往因缺乏有效支撑物和参照物，无法同时完成两个铆钉的安装。且在铆接时容易因震动而使得铆钉枪头和顶铁产生径向的大幅度位移和跳动，前者常常令近端蒙皮1表面产生凹坑和损伤不利于飞机的气动平滑性和使用安全性，后者常常将气密托板螺母10的表面镀层碰伤，影响气密托板螺母10抗腐性能和耐久使用性。

[0007] 4.在机身蒙皮上的螺丝孔3周围选取卫星孔12安装紧固铆钉的时候，一般采用钢板尺测量尺寸数据后，用记号笔转移到螺丝孔3两侧标注卫星孔12的位置。这种方法误差较大无法精准的将卫星孔12对称的分布于螺丝孔3两侧。

[0008] 此外，在蒙皮上钻取用于安装紧固铆钉的卫星孔12时，结构修理手册要求卫星孔12的轴向应垂直于蒙皮平面，若蒙皮较厚，则单纯依靠工作者的技能和经验会容易出现较大偏差，造成卫星孔12轴向与蒙皮平面不垂直，最终导致蒙皮上的卫星孔12与气密托板螺母10紧固铆钉安装孔不同轴，蒙皮上的卫星孔12孔距与气密托板螺母10紧固铆钉孔孔距不一致，轻者在安装结合面上会出现安装间隙而影响飞机的气密性和适航性，重者会导致气密托板螺母无法安装。

发明内容

[0009] 因此，本发明的目的在于提供一种波音飞机气密托板螺母专用安装工艺设备，以及安装工艺，以提高气密拖板螺母的安装质量。

[0010] 本发明采用以下技术方案：

[0011] 依据本发明的一个方面，一种波音飞机气密托板螺母安装工艺设备，包括：

[0012] 第一工艺组件，具有一长方体块，在该长方体块的一个面设有垂直于该面的以定位于蒙皮上螺丝孔的同轴定位销，进而，在长方体块上开有一对用于卫星孔钻销钻头导向的轴线平行于同轴定位销的卫星孔导向孔，且两卫星孔导向孔关于同轴定位销的轴线轴对称；

[0013] 第二工艺组件，为一顶铁，该顶铁的砧面开有匹配气密托板螺母密封顶部的过孔，关于该过孔对称的砧面部分覆盖对应的两卫星孔；

[0014] 第三工艺组件，包括一用于穿过所述螺丝孔以连接气密托板螺母的预紧螺栓和套于该预紧螺栓螺杆上的轴向定位套，该轴向定位套位于蒙皮的预紧螺栓螺栓头所在侧；以及

[0015] 第四工艺组件，为工作面开有轴向定位孔的铆钉枪头，其中轴向定位孔导向于所述轴向定位套，且工作面覆盖两卫星孔。

[0016] 依据本发明的另一个方面，一种波音飞机气密托板螺母安装工艺，包括以下步骤：

[0017] 1）使用定位工装定位螺丝孔，匹配的定位工装通过与所述螺丝孔轴孔配合的销轴定位于螺丝孔，且定位工装开有匹配气密托板螺母卫星孔的导向孔；

[0018] 2）钻销卫星孔，压紧定位工装于远端蒙皮，保证定位可靠，以一卫星导向孔导向在蒙皮上对一卫星孔成孔，然后对另一卫星孔成孔；

[0019] 3）打沉孔，匹配铆钉装配，对卫星孔打沉孔；

[0020] 4）定位气密托板螺母，将气密托板螺母在远端蒙皮侧放置到位，然后在近端蒙皮侧使用一预紧螺栓通过螺丝孔连接所述气密托板螺母，预紧所述预紧螺栓，使气密托板螺母的座侧端面与远端蒙皮贴合；其中预紧螺栓的螺栓头侧装有轴向定位套；

[0021] 5）打铆钉，匹配两卫星孔的两铆钉，两铆钉工艺头在近端蒙皮侧，通过顶铁在远端蒙皮侧形成跨过气密托板螺母密封顶部的砧面托持两铆钉，而在近端蒙皮侧，通过导向于所述轴向定位套的铆钉枪头对两铆钉另一端进行成型；

[0022] 6）拆除预紧螺栓。

[0023] 依据本发明，通过第一工艺组件进行卫星孔成孔，由于第一工艺组件通过同轴定位销在螺丝孔中的定位，保证卫星孔成孔的基准精度，再通过顶铁与铆钉枪头配合同时对两铆钉进行铆钉头的墩头成型，不仅提高了加工效率，而且也彻底杜绝了安装完成第一个紧固铆钉后因铆钉墩头对气密托板螺母底座产生的挤压变形而进一步导致橡胶密封圈与蒙皮贴合不紧密的问题，保证气密托板螺母铆接的质量。由于铆钉枪头为轴向定位套所导向，使其只能沿轴向方向移动，在施工时对其产生径向上的约束和支撑，不会因震动对周围的结构造成损伤，进一步的保证了加工的质量。

[0024] 上述波音飞机气密托板螺母安装工艺设备，为了避免蒙皮在铆接气密托板螺母与蒙皮时产生损伤，所述第一工艺组件在设有同轴定位销的面配置有保护垫。

[0025] 上述波音飞机气密托板螺母安装工艺设备，所述保护垫胶黏贴装于对应面，便于更换，且具有一定的附着力，保证加工的顺利进行。

[0026] 上述波音飞机气密托板螺母安装工艺设备，所述长方体块在以设有同轴定位销的侧面为底的侧面设有一把手，方便控制长方体块。

[0027] 上述波音飞机气密托板螺母安装工艺设备，所述顶铁具有三个砧面，其中一对砧面平行相对，余一砧面与平行的两砧面正交，具有比较好的适应性。

[0028] 上述波音飞机气密托板螺母安装工艺设备，对应于正交的两个砧面的两个过孔连通形成为顶铁一端头的U形槽，结构紧凑。

[0029] 上述波音飞机气密托板螺母安装工艺，在步骤4）中，安装预紧螺栓前，把铆钉对应插入气密托板螺母铆钉孔及相应的卫星孔，防止预紧螺栓预紧时发生卫星孔与气密托板螺母的对应孔发生位置偏移。

[0030] 上述波音飞机气密托板螺母安装工艺，在步骤1）中，定位工装与蒙皮间需要加装硬度小于蒙皮的橡胶保护垫，借以保护蒙皮。

[0031] 上述波音飞机气密托板螺母安装工艺，所述预紧螺栓在预紧时采用扭矩扳手，所施加的力为30LB，在保证合理预紧的情况下，减少对蒙皮可能产生的损伤。

附图说明

[0032] 图1为一种卫星孔布孔器在使用状态是的爆炸图。

[0033] 图2为气密托板螺母安装工艺对应工装适配的爆炸图。

[0034] 图3为一种多砧面顶铁的结构示意图。

[0035] 图中：1.近端蒙皮，2.远端蒙皮， 3.螺丝孔， 4.同轴定位销 ， 5.保护垫， 6.卫星孔导向孔， 7.垂直引孔器，8.布孔器把手，9.多砧面顶铁 ， 10.气密托板螺母 ， 11.橡胶密封圈 ， 12.卫星孔 ， 13.紧固铆钉， 14.轴向定位套筒， 15.预紧螺栓 ， 16.轴向定位孔， 17.铆钉枪头，18.砧面A ，19.阶梯圆台凹槽，20.砧面B，21.U型槽，22.砧面C。

具体实施方式

[0036] 参照说明书附图1，涉及所使用到的用于准确打孔的第一工艺组件，能够对打孔的钻头进行导向，保证所成孔与螺丝孔3之间的位置精度，这里的所成孔在蒙皮上，如图1中所示的近端蒙皮2和远端蒙皮1叠加部分。

[0037] 应当理解，近端是以气密托板螺母10为参考的方位，气密托板螺母10侧为近端，相反的方位为远端。

[0038] 本文中的螺丝孔3为特指，也就是匹配气密托板螺母10的位于蒙皮上的螺丝孔3，如图1和2所示。

[0039] 图1中的钻孔工装是垂直引孔器7，其主体为一长方体结构，上面开有一对卫星导向孔6，用于钻销导向。

[0040] 关于卫星孔应当理解，表示为关于螺丝孔3轴为轴心的分布孔。那么近而，在垂直引孔器7在图1中与蒙皮相对面上对应螺丝孔3设有同轴定位销4，那么两卫星导向孔6关于该同轴定位销4的轴线轴对称。

[0041] 同轴定位销4为定位销的概念所约束，按照机械上的一般理解，定位销通常采用孔销过盈配合实现精确定位，在此可以理解为同轴定位销4与螺丝孔3通过对应的孔销配合形成定位，那么调整垂直引孔器7的位置就可以满足卫星孔12的准确定位。

[0042] 同轴固定销4与垂直引孔器7在图1中的下底面是垂直的，至于垂直度，则是工艺保证的，越精密越好。

[0043] 同轴固定销4的下端可以进行倒角或者导圆，以方便将其导入螺丝孔3。

[0044] 在图1所示的结构中，还配有保护垫5，将保护垫5的开孔方式同螺丝孔3与卫星孔12的开孔方式，与垂直引孔器7对应，通过定位销4与垂直引孔器7底面接触后用材料号为BMS5-95的粘合剂与底面粘合，确保保护垫5上面的孔与垂直引孔器7上的所对应孔同轴。

[0045] 在图1所示的结构中，垂直引孔器7还配有布控器把手8，在如图1所示的长侧面上，垂直地连接，也可以左右对称连接各一个把手，不影响钻孔。

[0046] 在远端蒙皮2侧握住把手8，将同轴定位销4置入螺丝孔3中，其中螺丝孔3与同轴定位销4为孔轴配合，径向尺寸相同，可以基于间隙配合进行考量，保证定位的精度。

[0047] 握住把手8旋转至合适角度，使卫星孔导引孔6处于卫星孔7的设计位置，当然，如果没有把手仍然可以调整垂直引孔器7，然后用力压紧，使保护垫5紧贴住远端蒙皮2，再将40#钻头夹持在风钻上，以垂直引孔器7的卫星孔导向孔6为导向，在近端蒙皮1 和远端蒙皮2上钻出卫星孔12。

[0048] 由于波音飞机上的部件大多标准化，因此本文涉及的如气密托板螺母10也是标准件，对应的卫星孔12的参数也是确定的，匹配如上述的40#钻头进行加工。

[0049] 在此过程中，保护垫5所用的橡胶材质硬度小于蒙皮所用的铝合金材质，可以保证在旋转布孔的时候不会损伤蒙皮，同时垂直引孔器7上面的卫星孔导向孔6起到垂直器的作用，能够保证所钻出的卫星孔12轴向垂直于蒙皮平面，两个卫星孔10的间距与所安装的气密托板螺母的紧固件安装孔距离相等，这里的紧固件，对应为紧固铆钉13。

[0050] 经同轴定位销4的定位后，螺丝孔3与两个卫星孔12的距离与气密托板螺母10的紧固件安装孔到螺丝孔的距离相同，上述两个约束条件能够保证紧固铆钉13]和气密托板螺母10的紧固件安装孔和蒙皮上的卫星孔12具有比较高的同轴度，以保证所加工出的卫星孔12满足气密托板螺母10的安装。

[0051] 下面进一步结合气密托板螺母10的安装及附图1-3描述波音飞机气密托板螺母的安装设备和工艺。

[0052] 参照图2，为气密托板螺母安装工艺爆炸图。将近端蒙皮上的卫星孔制作成沉头孔后，再将紧固铆钉13穿过蒙皮上的卫星孔12和气密托板螺母10的紧固件安装孔后，使预紧螺栓15依次穿过轴向定位套筒14和螺丝孔3后用螺丝枪或者扭矩扳手施加30LB的力使气密托板螺母10与蒙皮远端平面贴合。

[0053] 其中预紧螺栓15作为第三工艺组件的组成部分，用于气密托板螺母10的预压紧，自然其螺纹应当与气密托板螺母10的螺纹一致，螺杆可以包括光杆和丝杆两个部分，也可以仅仅是丝杆。

[0054] 在图2所示的结构中，预紧螺栓15的螺杆部分包括丝杆和光杆，其中光杆部分配套有一轴向定位套14，通过预紧螺栓15的螺栓头压紧在近端蒙皮1，光杆部分与轴向定位套14配合形成可靠的定位导柱。

[0055] 而相应地，第四工艺组件中含有如图2下部所示的铆钉枪头17，其工作面也就是其上端面开有中心孔，也就是轴向定位孔16，轴向定位孔16与轴向定位套14轴套配合形成导柱导套结构，对铆钉枪头17形成导向作用，用于紧固铆钉13的墩头。

[0056] 在图2所示的结构中，比较清楚的可看出，基于对称结构的设置，使得两紧固铆钉13或者说卫星孔12覆盖于铆钉枪头17的工作面下。

[0057] 对应于墩头工艺，在远端蒙皮2侧配有顶铁，在图2所示的结构中，所使用顶铁为多砧面顶铁9，已满足多种应用部位气密托板螺母10的安装。

[0058] 至于顶铁，自然需要有砧面，同时应当让开气密托板螺母10的密封顶部，也就是如图2所示的结构中除了底座的部分，因此，砧面上开有过孔，以让开密封顶部，同时匹配卫星孔12的位置又具有砧面部分。

[0059] 在图2所示的结构中，多砧面顶铁9具有三个砧面，其中一对砧面平行相对，如图2中所示的上下两面，余一砧面与平行的两砧面正交，图2中多砧面顶铁9的左侧面，这样，在不同的位置可以使用不同的砧面，以使其具有更多的应用，且整体结构并没有因此变的臃肿。

[0060] 进一步地，为了简化结构，如图2上部所示，对应于正交的两个砧面的两个过孔连通形成为顶铁一端头的U形槽。

[0061] 由于该预紧力的存在使得气密托板螺母10上的橡胶密封圈11能够产生弹性变形并贴住远端蒙皮表面，且该预紧力与最终完成气密托板螺母后所需安装螺钉的力矩相同，能够保证密封垫圈的最优密封性。在施加预紧力期间，紧固铆钉13能够对气密托板螺母10产生圆周方向上的约束，使其不会随着螺纹副之间的摩擦力而产生圆周方向上的旋转。

[0062] 将铆钉枪头17安装到铆钉枪上，使轴向定位套筒14与的铆钉枪头上的轴向定位孔16进行孔轴配合，该约束能够确保轴向定位套筒14轴向定位孔16同轴，此时轴向定位套筒14将铆钉枪头进行轴向约束，使其只能沿轴向方向移动，在施工时对其产生径向上约束和支撑，不会因震动对周围的结构造成损伤。

[0063] 将多砧面顶铁9置于气密托板螺母10后方，（参照图3：多砧面顶铁使用示意图）可以按照位置的接近难易程度选用不同的砧面，其中阶梯圆台凹槽19根据气密托板螺母10的外形进行去除材料设计，可以将气密托板螺母10的凸起置入其中，并使两者同轴，此时砧面A18作为砧面。U型槽21 根据气密托板螺母10的外形进行去除材料设计，若所处位置无法使用砧面A18，则将气密托板螺母10通过U型槽21选择砧面B20或者砧面C22作为铆钉安装砧面使用。

[0064] 在上述过程中，砧面A18、砧面B20、砧面C22和铆钉枪头15的工作平面均能同时覆盖两个紧固铆钉13的工艺头，安装时候能够同时将两个铆钉一次性同时安装成型，在成倍提高工作效率的同时，彻底杜绝了安装完成第一个紧固铆钉后因铆钉墩头成型会对托板螺母底座产生挤压变形导致密封圈和蒙皮贴合不紧密，造成气体和液体泄漏所造成的安全隐患。

[0065] 材料选择：保护垫5用橡胶制成，同轴定位销4、垂直引孔器7、布孔器把手8共同组成卫星孔垂直布孔器同轴定位销4、垂直引孔器7、布孔器把手8采用45号钢制作，可机加工一体成型也可在保证精度的前提下焊接制作。

[0066] 多砧面顶铁9采用45号钢制作，有较好的加工强度和硬度。铆钉枪头17采用45号钢制作，与铆钉工艺头接触的工作面采用镜面抛光处理，以防止对铆钉的工艺头产生损伤，轴向定位套筒14采用2024-T3铝合金材料制作。

[0067] 波音飞机气密托板螺母10安装工艺工程图进行加工制作。气密托板螺母10和紧固铆钉13选用工作实施所要求的波音标准件，预紧螺栓15选用波音标准件BACB30VF。