[发明专利]一种弓形夹及应用该弓形夹的结构连接孔挤压强化方法

说明书

本发明涉及一种弓形夹及应用该弓形夹的结构连接孔挤压强化方法，其中弓形夹包括弓形夹本体，用于夹持材料的伸缩杆，伸缩杆上设有锁紧螺显示伸缩杆压力的压力传感器，弓形夹本体上还设有显示伸缩杆与压力关系的刻度盘；结构连接孔挤压强化方法包括以下步骤：利用有限元分析计算失效孔边应力残留区，对应力残留区进行清除；选用开缝衬套和挤压芯棒，将开缝衬套预装在挤压芯棒上；利用弓形夹和台虎钳将工件夹紧，将挤压芯棒挤过孔；对孔进行铰削作业；对孔边进行锪窝倒角，防止产生疲劳裂纹。本发明采用开缝衬套和挤压芯棒配合对孔进行挤压强化，确保被强化孔结构可承受更加严苛的外部载荷，提高再延寿航空装备可靠性和安全性。

技术领域

本发明涉及孔结构疲劳强化技术，具体的说是一种弓形夹及应用该弓形夹的结构连接孔挤压强化方法。

背景技术

螺接和铆接是飞机结构的主要连接方法，故飞机机身上分布有大量的螺栓孔和铆接孔，导致材料不连续，飞机飞行过程中孔边存在严重的结构应力应变集中，孔结构很容易发生疲劳断裂失效，甚至引发灾难性航空事故；铝钛叠层结构连接孔在制造时已经经过滚压处理，但飞行一段时间后存在疲劳累积损伤，试验机中发现了疲劳裂纹；现有的强化方法主要通过单纯铰削孔和铰削与滚压复合处理，铰削会减小孔结构的承力面积，且同时滚压残余压应力幅值小区域浅，其恢复孔结构疲劳强度有限；当前飞机飞行强度加大造成结构承受外载荷更加复杂，对飞机结构强度要求更加严苛，频繁的结构检查，不仅影响机群飞行准备，且检测费用昂贵；为保障航空可靠性和安全性，设计了一种弓形夹及应用该弓形夹的结构连接孔挤压强化方法以解决上述问题。

发明内容

现为了解决上述技术问题，本发明提出了一种弓形夹及应用该弓形夹的结构连接孔挤压强化方法。本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种弓形夹，包括弓形夹本体，所述弓形夹本体内滑动安装有用于夹持材料的伸缩杆，所述伸缩杆上设有锁紧螺钉，所述弓形夹本体上设有显示伸缩杆压力的压力传感器，所述弓形夹本体上还设有显示伸缩杆与压力关系的刻度盘。

所述伸缩杆末端设有防止夹伤材料的橡胶软膜。

结构连接孔挤压强化方法，包括以下步骤：

第一步：利用有限元分析计算失效孔边应力残留区，对应力残留区进行机加工清除；

第二步：选用指定型号的开缝衬套和挤压芯棒，将开缝衬套预装在挤压芯棒上；

第三步：利用弓形夹和台虎钳将工件夹紧，启动拉枪将挤压芯棒挤过孔，挤压完成后取走衬套；

第四步：对孔进行铰削作业，去除孔内的在第三步挤压使产生的凸脊；

第五步：对孔边进行锪窝倒角，防止产生疲劳裂纹。

所述有限元分析计算包括以下步骤：

第一步：根据材料尺寸及实际使用部位的载荷谱模拟孔边的疲劳应力区；

第二步：根据载荷谱计算应力分布云图，通过应力分布云图测算实际的孔边范围，得出需要机加工清除的区域。

机加工清除包括以下步骤：

第一步：对孔边进行锪窝至比终孔直径小0.1毫米，随后进行钻孔作业；

第二步：钻孔完成后，进行铰孔作业，将孔径铰削挤压强化的最终孔径。

机加工清除过程中对孔边锪窝防止直接钻孔导致的挤压变形和应力产生。

本发明的有益效果是：本发明采用开缝衬套和挤压芯棒配合对孔进行挤压强化，实现了滚压孔失效后再强化，确保被强化孔结构可承受更加严苛的外部载荷，提高再延寿航空装备可靠性和安全性；本发明通过弓形夹和台虎钳将工件夹紧，防止在挤压强化的过程中工件发生移位，导致孔内壁形成凸起，影响强化后的性能。

附图说明