一种干涉配合高锁螺栓装配方法与流程

本发明属于高锁螺栓装配的，涉及一种干涉配合高锁螺栓装配方法。

背景技术：

1、目前，飞机薄壁结构的连接方式通常分为铆钉连接和螺栓连接。高锁螺栓根据头型分类可分为平锥头、平圆头和沉头，根据用途又可分为抗剪型高锁螺栓和抗拉型高锁螺栓。高锁螺栓由钉杆螺纹部分、光杆部分及钉头组成。高锁螺栓的孔径配合分为干涉配合和间隙配合两类。金属夹层材料有干涉配合和间隙配合两种孔径配合方式，如铝合金和铝合金之间通常采用干涉配合。复材与复材以及复材与金属之间一般采用间隙配合。高锁螺栓与孔干涉配合常用于重要的飞机结构部位，通常有疲劳要求和油密要求。高锁螺栓与孔间隙配合常用于一般受力结构或需要拆卸结构。

2、采用间隙配合时，孔径大于高锁螺栓直径，高锁螺栓放入配合孔后，直接拧紧即可完成安装。而采用干涉配合时，孔径小于高锁螺栓直径，存在干涉量，需要通过铆接将高锁螺栓装配到位，再进行拧紧完成安装。因此，高锁螺栓与孔干涉配合的装配质量直接关系到飞机的可使用性以及飞行安全。

3、高锁螺栓制孔有机器制孔和人工制孔。由于高锁螺栓安装的部位，通常受到结构空间狭小的限制，采用人工制孔的方式更为普遍。高锁螺栓与孔干涉配合的装配有压铆法和锤铆法。一些设计资料对高锁螺栓孔垂直度提出了0.5°以内的要求，并且对高锁螺栓干涉量和摩擦系数有相关研究，但未对高锁螺栓装配过程提出明确的装配角度控制要求。

4、现阶段，国内飞机装配领域对铆钉的铆接过程研究较多，而高锁螺栓装配标准大多沿用国外的相关标准，缺乏充分的理论和试验研究，对高锁螺栓干涉配合装配过程多种影响因素耦合也未有相应的探究。以上所述的高锁螺栓干涉配合装配过程存在以下问题：

5、国内飞机装配领域对铆钉的铆接过程研究较多，高锁螺栓装配标准大多沿用国外的相关标准，高锁螺栓干涉配合装配缺乏充分的理论和试验研究。例如，国内相关行业标准未对高锁螺栓装配过程提出明确的装配角度控制要求。

6、且现有的高锁螺栓装配分析过程将高锁螺栓装配过程中的影响因素作为单一影响因素进行分析研究，无法获取高锁螺栓装配过程多个影响因素耦合作用下高锁螺栓是否存在断裂风险的确切结果，以及多个影响因素耦合作用下对干涉配合高锁螺栓装配过程影响的主次顺序。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种干涉配合高锁螺栓装配方法，目的在于解决现有高锁螺栓装配过程中，既无法判断多种影响因素耦合作用下高锁螺栓的断裂风险，也无法确定多种影响因素耦合作用下的主导影响因素的问题。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种干涉配合高锁螺栓装配方法，包括以下步骤：

4、步骤s1、确定影响高锁螺栓装配质量的若干影响因素，基于若干影响因素的正交组合建立高锁螺栓装配应力的有限元模型；

5、步骤s2、根据有限元模型的应力分析结果，确定若干影响因素中对高锁螺栓装配应力影响最大的主导因素；

6、步骤s3、以主导因素为变量，并保持其余影响因素不变，通过有限元模型对高锁螺栓的装配应力进行分析，得到高锁螺栓的装配应力最小时对应的主导因素的最优值、高锁螺栓的装配应力超过高锁螺栓的需用应力时对应的主导因素的许用值；

7、步骤s4、以主导因素的最优值为起始值，在主导因素的最优值与许用值之间任意取值，同时改变其余影响因素，通过有限元模型对高锁螺栓的装配应力进行迭代分析，直到得到高锁螺栓的装配应力最小时对应的主导因素以及其余各影响因素的最终值；

8、步骤s5、根据主导因素以及其余影响因素的最终值对高锁螺栓进行装配。

9、为了更好地实现本发明，进一步的，还包括步骤s6：

10、步骤s6、根据步骤s5进行高锁螺栓装配后，通过超声波探伤以及切片试验对高锁螺栓进行检测，若高锁螺栓中出现裂纹，则对主导因素的许用值进行调整优化，并根据调整优化后的主导因素的许用值重新进行步骤s3-s5，直到高锁螺栓中未出现裂纹。

11、为了更好地实现本发明，进一步的，所述步骤s6中，在高锁螺栓装配到位后进行第一次超声波探伤检测，若第一次超声波检测结果表明高锁螺栓中不存在裂纹，则在高锁螺栓破坏夹层拆卸后进行第二次超声波检测，若第二次超声波检测结果表明高锁螺栓中不存在裂纹，则对高锁螺栓进行切片试验。

12、为了更好地实现本发明，进一步的，若采用压铆法进行高锁螺栓的装配，则采用静力学分析原则建立有限元模型；若采用锤铆法进行高锁螺栓的装配，则采用动力学分析原则建立有限元模型。

13、为了更好地实现本发明，进一步的，所述步骤s2具体包括：

14、步骤s2.1、对若干影响因素选取经验值；

15、步骤s2.2、采用控制变量法，选取任一影响因素为变量，其余影响因素不变，通过有限元模型分析高锁螺栓的装配应力；

16、步骤s2.3、根据有限元分析的结果分别绘制不同的影响因素作为变量时对应的高锁螺栓的装配应力变化曲线；

17、步骤s2.4、选取变化率最快的高锁螺栓的装配应力变化曲线对应的影响因素变量作为主导因素。

18、为了更好地实现本发明，进一步的，解算不同的影响因素作为变量时对应的高锁螺栓的装配应力变化曲线之间的变化率比值，根据变化率比值确定主导因素与其余影响因素的影响水平权重，根据影响水平权重解算主导因素的许用值。

19、为了更好地实现本发明，进一步的，所述影响因素包括高锁螺栓与装配孔之间的装配干涉量、高锁螺栓与装配孔之间的摩擦系数、高锁螺栓的轴线与铆头的轴线之间的装配角度。

20、本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

21、本发明的目的在于解决国内现有高锁螺栓标准下，既无法判断多种影响因素耦合作用下高锁螺栓的断裂风险，也无法确定多种影响因素耦合作用下的主导影响因素的问题，通过仿真分析正交试验，判断多种影响因素耦合作用下高锁螺栓断裂风险，得到高锁螺栓装配过程中影响因素的主次顺序以及主导影响因素。并对主导影响因素开展仿真分析与装配试验同步的控制变量分析，得到干涉配合高锁螺栓装配过程中发生破坏的临界值，确定主导影响因素的许用值，从而对主导影响因素提出控制要求。此方法快速筛选多影响因素耦合作用下的主导影响因素，减少了试验次数和人工时间成本，大大提升了分析效率；并对主导影响因素提出控制要求，有助于提高高锁螺栓干涉配合的装配质量，保证装配过程的可靠性。

技术特征：

1.一种干涉配合高锁螺栓装配方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种干涉配合高锁螺栓装配方法，其特征在于，还包括步骤s6：步骤s6、根据步骤s5进行高锁螺栓装配后，通过超声波探伤以及切片试验对高锁螺栓进行检测，若高锁螺栓中出现裂纹，则对主导因素的许用值进行调整优化，并根据调整优化后的主导因素的许用值重新进行步骤s3-s5，直到高锁螺栓中未出现裂纹。

3.根据权利要求2所述的一种干涉配合高锁螺栓装配方法，其特征在于，所述步骤s6中，在高锁螺栓装配到位后进行第一次超声波探伤检测，若第一次超声波检测结果表明高锁螺栓中不存在裂纹，则在高锁螺栓破坏夹层拆卸后进行第二次超声波检测，若第二次超声波检测结果表明高锁螺栓中不存在裂纹，则对高锁螺栓进行切片试验。

4.根据权利要求3所述的一种干涉配合高锁螺栓装配方法，其特征在于，若采用压铆法进行高锁螺栓的装配，则采用静力学分析原则建立有限元模型；若采用锤铆法进行高锁螺栓的装配，则采用动力学分析原则建立有限元模型。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种干涉配合高锁螺栓装配方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括：

6.根据权利要求5所述的一种干涉配合高锁螺栓装配方法，其特征在于，解算不同的影响因素作为变量时对应的高锁螺栓的装配应力变化曲线之间的变化率比值，根据变化率比值确定主导因素与其余影响因素的影响水平权重，根据影响水平权重解算主导因素的许用值。

7.根据权利要求6所述的一种干涉配合高锁螺栓装配方法，其特征在于，所述影响因素包括高锁螺栓与装配孔之间的装配干涉量、高锁螺栓与装配孔之间的摩擦系数、高锁螺栓的轴线与铆头的轴线之间的装配角度。

技术总结本发明公开了一种干涉配合高锁螺栓装配方法，通过仿真分析正交试验，判断多种影响因素耦合作用下高锁螺栓断裂风险，得到高锁螺栓装配过程中影响因素的主次顺序以及主导影响因素。并对主导影响因素开展仿真分析与装配试验同步的控制变量分析，得到干涉配合高锁螺栓装配过程中发生破坏的临界值，确定主导影响因素的许用值，从而对主导影响因素提出控制要求。此方法快速筛选多影响因素耦合作用下的主导影响因素，减少了试验次数和人工时间成本，大大提升了分析效率；并对主导影响因素提出控制要求，有助于提高高锁螺栓干涉配合的装配质量，保证装配过程的可靠性。技术研发人员：陈雪梅,熊宇超,骆金威,陈清良,舒阳,周裕力,潘雨,益建朋受保护的技术使用者：成都飞机工业（集团）有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11