HB Z 223.21-2003 飞机装配工艺 第21部分 复合材料的铆接.pdf

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1、H/Z 223.21-2003 圄FL 9910 飞Aircraft assembling technology Part 21 :Composites materials riveting ，42口 部21 2003一12-01实施2003-09-25发布发布国防科学技术工业委员会门Hn/z 223.21 - 2003 , 目。士一曰飞机装配工艺指导性技术文件分为如下几个部分:第1部分定力扳手的校正与使用一一第2部分螺栓安装第3部分普通钢接一一第4部分平锥头饼钉干涉配合例接一一第5部分涂敷密封剂的密封切接一一第6部分高锁螺栓安装一一第7部分环梢例钉例接一一第8部分拉丝型抽芯钢钉纫接一一第9部

2、分操纵面重量平衡一一第10部分操纵面吻合性检查第11部分螺纹空心饼钉切接一一第12部分制孔一一第13部分部件精加工一第14部分部件外形加工一一第15部分实心佛钉饼接后的检查及验收一一第16部分电缆敷设一一第17部分螺纹连接防松一一第18部分压窝与惚窝一一第19部分起落架的装配与试验一一第20部分导管安装一一第21部分复合材料的例接本部分为飞机装配工艺第21部分。本部分的附录A、附录B为规范性附录。本部分由中国航空工业第二集团公司提出。本部分由中国航空工业综合技术研究所归口。本部分起草单位:哈尔滨飞机制造公司、中国航空综合技术研究所。本部分主要起草人:张立安、李建华、齐淑敏、腐志忠、孙宝忠。I

3、H/Z 223.21-2003 2 飞机装配工艺第21部分:复合材料的钢接范国本部分规定了复合材料的哪接技术要求、工艺方法、所用的工具与设备、材料及质量控制等。本部分适用于各类型飞机(含直升机)复合材料(碳纤维、芳纶、玻璃纤维)结构件的例接。规范性引用文件下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注目期的引用文件，其随后所有的修改单(不包含勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。HB/Z 223. 3 -2003飞机装配工艺第3部分:普通钢接Hl3/Z 223. 8

4、- 1996 飞机装配工艺t!18部分:拉丝型抽芯蜘I例接Hl3/Z 223. 15飞机装配工艺第15部分:实心切钉例接后的检查及验收3 术语和定义下列术语和定义适用于本部分。3. 1 3.2 3.3 3.4 碳纤维复合材料carbon-fibercomposit凹malerial以碳或石墨纤维为增强材料的树脂基复合材料。玻藕纤维复合材料glass-fibercom仰sil四malerial以玻璃纤维为增强材料的树脂基复合材料。芳纶复合材料kevlar-fibercomp耐il回malerial以芳纶为增强材料的树脂基复合材料。混合件mixed parts 金属件与复合材料件组成的例接件。3.

5、5 预装lipre-ru咽embly多个复合材料零件或多个混合件构成的组件或部件在进行正式例援工作前在装配夹具上的试装配，以确定各零件之间的相对位置。3.6 分层delaminalion 复合材料的层问分离现象。3.7 劈裂cracking复合材料构件表团层纤维的撕裂。I Hn/Z 223.21-2003 3.8 垫板块)clamping plate 复合材料制孔、惚窝时垫在构件表面的工艺板(块)。4 工具与设备4. 1 凤钻风钻应符合下列要求:a) 主柑I全跳动不大于0.05mm;b) 声强不大于90dB。4.2 $lJ孔刀具和工具推荐的专用刀具和工具见表10表1制孔刀具和工具名称规格nm1

6、 Y330硬质合金麻花钻中.2.5-号码Y330硬质合金钱刀。4-创3.5-6 x 90. Y330硬质合金惚窝钻3.5-创x100. 3.5-创x120. 制创x90.金刚石惚窝钻号4-6x 100. 中4- 6 x 120. 镶片硬质合金麻花钻8- 13 Y330硬质合金二尖两刃钻申2.5-吐6四直梢钻饺复合钻头4-6 Y330硬质合金双刃定心钻中5-8可控进给钻Z5K 高速子风钻Z6-2/3 4.3 惚窝限位器吉1!.窝限位器应与惚窝钻相匹配。4.4 切接工具与设备4.4. 1 钢按常用的压例设备(气压或液压)如下:a) 手提压饼机;b) 固定压哪机。4.4.2 钢接常用的例枪与拉枪如下

7、:a) 普通钢枪(用于实心饼钉钥接); b) 专用拉枪(用于抽芯例钉明接)。4.4.3 窝头的要求按HB/z223. 3 -2003巾4.2的规定。4.4.4 顶把应符合下列要求:a) 顶把工作丽的表团粗糙度Ra值不大于0.8f1m;b) 顶把重量可根据例钉材料确定。2 转速r/min 4000 、17500 HIZ 223.21 - 2003 4.4.5 句Pl冲杆部位的表面粗糙度Ra值不大于1.6!1m，其直径极限偏差11mrno4.4.6 弹簧定位销直径应比定位孔直径小O.lmm。4.4.7 用夹层厚度测量尺测量连接孔处的夹层厚度，并根据最得的厚度选择紧回件的长度。5 材料5. 1 普通

8、钢钉材料应符合H/Z223. 3 -2003中3.1的规定，对碳纤维复合材料件应优先采用蒙乃尔哪钉、铁饼钉、钦合金例钉或不锈钢娜钉。5.2金属垫圆的选用按附录A。5.3 复合材料工艺垫圈的选用按附录B。5.4 抽芯例钉应符合设计阁样的规定。6 制造6. 1 切接程序例接前准备一定位与夹紧确定孔位制孔一惚窝(仅用于沉头窝)一放钉一施饼。6.2 柳接前准备切接前应按下列要求进行准备a) 检查工装是否处于完好状态，工装应在有效使用期内;b) 在夹具上进行预装配，将卡板合拢，按例接要求全部插上固定销。复合材料件上不允许强迫定位、强迫装配。6.3 定位与夹紧定位与夹紧应符合下列要求2a) 按HB/Z22

9、3. 3 -2003中5.2进行定位与夹紧;b) 按图样或工艺要求制工艺定位孔，c) 安装工艺定位销。在复合材料一例定位销下应加复合材料工艺垫圈，复合材料工艺垫圈应符合5.3的规定。6.4 确定孔位6.4. 1 孔问距、边距、排距应符合图样和技术条件要求。6.4.2 复合材料切接时，确定孔位方法如下2a) 按划线法;b) 导孔法;c) 按工装制孔法。6.5 ltlJ孔6.5. 1 孔的要求6.5. 1. 1 纫钉孔孔径与位置尺寸应符合设计图样和技术条件的规定。6.5.1.2 钻孔和惚窝表面粗糙度Ra值应不大于6.3m，饺孔Ra值应不大于3.2m，6.5. 1. 3 钥钉孔轴线应垂直于零件表丽，

10、由于孔的偏斜使钢钉头与零件贴合面问产生间隙，其单面间隙值应符合表2的规定。表2单百间隙单位为毫米哪H直径2.6 3.0 3.5 4.0 5.0 单面间隙值。120.2 6.5. 1. 4 需采用抽芯例钉例接时，钉孔应符合相应紧回件标准的规定。3 HIZ 223.21 - 2003 6.5.2 刀具要求6.5.2.1 工具刃口应锋利、元崩口，当使用硬质合金钻头在厚度大于4mm的复合材料件上钻孔时，可用冷却剂进行冷却。6.5.2.2 用手提专用工具制孔时.为了保证孔轴线与零、部件表团垂直，应使用专用钻套。6.5.2.3 更换后的钻惚刀具在加工前均应先进行试钻惚.合格后方可使用。6.5.2.4 加工

11、时，应优先采用硬质合金刀具或金刚石刀具.芳纶复合材料优先采用Y330硬质合金三尖两刃钻头。6.5.2.5 加工时如有异常响声、切削刃过分磨损或出现缺口，复合材料表面出现变色、分层以及劈裂等情况时，应更换刀具。6.5.3 其它要求6.5.3.1 混合件夹层应优先从金属件一侧进行制孔，但必须用夹布胶木或硬木垫块等在另一例钻头出口处顶紧。6.5.3.2 混合件夹层在制孔后例接前应分解夹层，去除毛刺。如夹层不能分解时，市rJ孔可分两个工步进行，即:先从金属件一侧以小于公称直径1.Omm-l.5mm的尺寸制初孔，然后从复合材料件一侧扩至最终尺寸。6.5.3.3 混合件夹层需从复合材料件一侧制孔时，应先制

12、小孔，逐步加大。6.5.3.4 使用台钻或手风钻时，进给速度不宜太快，在孔快钻透时应放慢进给速度，以免孔出口商分层。6.5.3.5用可控进给钻配上钻模板钻孔，应采用四直槽钻较复合钻头。转速为4000r/mi口，进给量控制在O.007mm/r-0. 02mm/r时可不加垫板支撑。6.5.3.6 应经常用细丝刷或三氯乙皖溶剂消洗钻头和饺刀，以除去刀具上积聚的叨屑。6.5.3.7 制孔时为防止复合材料粉尘对人休的伤害应使用吸尘器吸粉尘。6.5.3.8 对钻孔、扩孔和饺孔程序，应进行试制，合格后，方可进行正式生产。6.5.4 钻孔6.5.4.1 在复合材料构件上钻孔注意事项如下:4 a) 钻2.5mm

13、-8rnm的通孔，钻的推荐转速为800r/min-2800r/min.进给量为O.Olm叫r-。.06mm/r;b) 硬质合金麻花钻头推荐的几何参数见表3;c) 在碳纤维、玻璃纤维构件上钻孔时，应在出口面加垫板夹紧，尽量将钻孔出口商放于惚窝面;d) 对芳纶复合材料应两而加垫板夹紧，见图1。钻孔推荐转速为2400r/min-4100r/min. ill给最为O. Olmm/ r-O. 03mm/r。垫板芳纶复合材料垫板图1芳纶复合材料钻孔、HB223.21-2003表3几何参数锋角后角横刃宽螺旋角口un110 -120 10 -25 (0.1-0.3) d 25 -30 注:d为钻头直径。6.5

14、.4.2 在碳纤维复合材料与铝或钦组合的结构上钻孔注意事项如下3a) 从复合材料面钻人，除芳纶复合材料外可不加垫板支撑，用硬质合金麻花钻按钻铝或钦的转速钻削，直至钻通为止，见图2。为防止金属切屑划伤复合材料孔壁，应注意Wi屑。钻铝或钦的推荐转i主见表4;复合材料图2从复合材料面钻孔b) 从铝或钦而钻入，用硬质合金麻花钻，钻速见表4，但在孔出口面应加1垫极支持，以防止孔出口面劈裂，见图3。表4钻铝或钦的转速于L1圭钻铝fM和1俐盯1mr/min r/mn 中2.5-81500-3500 500 - IS00 铝或钦复合材料辈在板图3从铝或饮面钻孔6.5.5 绞孔与扩孔6.5.5.1 绞孔前应留出

15、余量O.15mm-O.4mm，碳纤维复合材料用硬质合金饺刀绞至政后尺寸，玻硝纤维可用普通饺刀，推荐转速为500r/min。6.5.5.2 对芳纶复合材料应用双刃定心钻扩孔达到最终尺寸。6.6惚窝6. 6. 1 对复合材料构件惚窝应使用硬质合金惚窝钻或金刚石惚窝钻，对玻璃纤维复合材料可用普通惚窝钻。6.6.2使用硬质合金银窝钻惚窝，转速为500r/min-800r/min，金刚石惚窝钻铠、窝U1转这为800r/min-1400r/min。为防止纤维表面劈裂，铠窝钻必须在旋转以后按触工件。6.6.3 惚窝时，可在复合材料上惚窝处粘贴胶带，银窝钻通过胶带进行惚窝，.窝后将胶有?除去，对7Jl:5 一

16、III1/Z 223.21 - 2003 复合材料也可加垫板进行惚窝。6.6.4 惚窝时应用惚窝限位器，生产前试惚5个-10个窝孔，试惚合格后方可进行正式生产。孔需要倒角时，用金刚石惚窝钻倒角，转速为500r!min.见图4。铿窝t/;图4用金刚石惚窝钻倒角6.6.6 芳纶复合材料窝的边缘应无裂纹，窝表面应光滑，无绒毛。复合材料6.6.7 为保证孔与窝的问轴度，应使用带导销的惚窝钻。对权形夹层用带短俏的惚窝钻。6.7 去毛刺6.7. 1 孔和窝有毛刺时，用细号砂布和毛刷消除干净。6.7.2 对于混合件在制孔后、例接前分解结构，去除毛刺。6.8 放钉6. 8. 1 用夹层厚度测量尺测量出夹层厚度

17、。6.8.2 普通实心饼钉长度的选择推荐按HB/z223. 3 -2003巾5.6.2.抽心饼钉规格按实测厚度和相应紧回件标准选择。6.9 施柳6.9. 1 普通实心钢钉的钢接6.9. 1. 1 对碳纤维复合材料结构，应使用压饼。无法压切时，可使用低功率饼枪。6.9.1.2 对芳纶及玻璃纤维复合材料结构的切接，可使用压仰，也可使用锤饼。6.9.1.3 生产前在试片上试饼，对试片检查合格后方可进行正式生产。6.9. 1. 4 需要在复合材料一侧锄成非沉头徽头时，做头下而应安放金属垫罔(双金属饼钉除外)。金属垫阁选用按附录A。6.9. 1. 5 施娜后，哪钉头应符合H/Z223.3 -2003中5

18、.6.1.1的要求。6.9. 1. 6 饼钉锻头可参nnH/z 223.3 -2003中5.6.1.2的要求:6.9. 1. 7 压哪应符合下列要求:a) 根据压例件的结构和钢钉的直径、数量、材料选用压切机的型号;b) 压切形成跟头所需要的压钢力与饼钉材料和直径有关，压纫标准徽头所需压钢力见表们表5压柳力单位为毫米哪H直径2 2.5 2.6 3 3.5 4 mm 压哪力铝合金锄H5 7 8 9.5 15 20 k. N 钢哪钉6.5 10 11 13 22 25 c) 压例料而上的例钉时，允许在哪模工作面上刻有0.2mm深的花纹;d) 压例时，可用平锥头钢钉代替半圆头例钉。6.9. 1. 8

19、锤纫参照HIl/Z223. 3 -2003中5.6.4的要求。6.9.1.9 饼接缺陷种类和排除方法按表606.9. 1. 10 饼钉的分解、更换和加大按H/z223. 3 -2003巾5.10的要求。6.9.2 抽芯钢钉的娜接6 5 6 7 8 20 50 57 80 25 60 75 100 n/z 223.21 - 2003 6.9.2.1 6.9.2.2 钢钉必须投供应商交付状态使用，不得用任何材料来润滑或清洗纫钉。按佛订的种类及直径大小选用合适的tfl枪。表6柳接缺陷种类和排除方法缺陷特征刁亏意图产生原因排除方法调整压例机l 补钢钢钉，l , 钢钉锻头高度过小。flIJiJ锻头直径过

20、大。压哥tIl.调整不正确。2更换大一级TZfftiq仰钉。例钉头有裂纹。哪I材料机械性能与技术条件要求不符。更换仰钉涂胶例投。柳钉沉头四周材料分层和凸起。窝过凉。更换大一级直径的明钉，涂胶锄接。6.9.2.3 6.9.2.4 6.9.2.5 6.9.2.6 在试片上试饼，保证锁环填充良好，达到囚紧力要求和无松环现象。将纫钉放入钢枪内，确认tp钉与支撑而完全垂直后，进行WJl接。统平、防腐蚀处理、钢订的分解与加大处JIl参照HB/Z223. S中5.6-5.日的规定。钢按完成后，应用酒衍或丙酬对复合材料表面污迹或铅笔痕进行清洗。7 质量控制7. 1 装配前的检验7. 1. 1 检查孔径、沉头窝

21、的尺寸及公差，应符合设计图祥、技术条件或工艺文件的有关规定。7. 1. 2 检查钻孔和惚窝表面粗槌皮应符合6.5.1.2规定。7. 1. 3 检查孔的垂直度应符合6.5.1.3规定。7. 1. 4 孔各部位的质量要求如下:a) 孔各部位的质量要求见图5和表7;图5孔各部位的质量要求表7孔的损伤要求7 、一一Hu/Z 223.21一20038 表7(续部位要求4 孔出口边损伤允许范围见7.1.4b)，损伤包括分层、劈裂和持渣，孔边缘的毛刺应消除。5 孔钻出表层(或银窝表面)的撕裂损伤，允i于范围见7.1.4d)。b) 允许由于分层、劈裂引起的孔边损伤范围见表8和阁6，孔边缘凸起需打磨持并涂消漆;

22、复什材料4习1. 图6分层、劈裂引起的孔边损伤表B允许孔单位为毫米孔径2.5,3 3.5,4 5,6 B h 0.4 0.4 0.4 0.4 b国禀1. 3 2 2.5 3.0 c) 允许孔壁有深度小于0.25mm，宽度不大于O.3mm，且不超过孔(惚窝)周长的1/4的损伤如图7; 图7孔壁损伤范国d) 孔的钻出表层(或惚窝表面)的撕裂损伤，允许深度小于O.2mm，长度不超过3d，宽度不超过1.8mm，见图8;注:d一复合材料件上钻孔直径图B孔出口的劈裂损伤HB彷223.21-2003e) 钻孔面不允许有过烧现象。7. 1. 5 一般采用日视检查制孔JiIt量，有公差要求的孔用量具或塞规检查，

23、对重要受力部位连接孔质:1，1有疑问时.应进行元损检测。7.2 柳接装配后的检验7.2. 1 实心锣陈JijJ接后的检验按HB/Z223. 15 , 7.2.2 拍芯钢钉装配后的检验内容:a) 检查纫钉应无毛刺、裂纹、工装压痕和其它缺陷;b) 用塞尺检查钉头与极材间隙，平锥头和沉头间隙应符合图9和表9规定;平锥头和沉头间隙平锥头和图9表91 不得超过构成佛钉排的例钉数的10%。A 2 不允i于在两个连续的钢钉上。钉头与板材之间的间隙不大于O.lnml1 不得超过构成佛钉排的例钉数的10%。E 2 不允许在两个连续的例钉上。3 不允许在哪钉头圆周一半以上。检查纫接后的构件表面是否符合图样和技术条

24、件的要求:检查钉杆、锁固环是否符合技术条件规定的位置要求:检查钉杆切断的端头是否按图样和技术条件要求进行保护;对有需要进行密封性试验的装配件，要对纫钉头进行表团状态的100%目视检查;对重要受力构件按有关要求进行无损检测。) c-defhg 工具设备维护8 压纫机和拉饼枪的活动部位要经常加油润滑，使其元紧涩现象。夹层厚度测量尺等量具应在定检期内。所使用的工具应无故障、元污垢。吁，。wnonono 环镜控制及人员要求9 严禁用手指触摸未封口的零件边缘，以防碳纤维刺人皮肤。严禁用冷气清除复合材料粉尘，以防污染环境。复合材料加工场地的温度、湿度应符合技术条件和工艺文件的要求。对制孔过程中产生的复合材

25、料粉尘应使用吸尘器及时吸1，操作人员应带而罩进行操作。复合材料纫接人员应持证上岗。9. 1 9.2 9.3 9.4 9.5 9 Hn/z 223.21 - 2003 附录A(规范性附录)金属垫圈A. 1 金属垫图尺寸应符合表A.I的规定。表A.l金属垫圄尺寸垫因内径在下述外径时垫罔厚度!ml1王基本尺寸极限偏差7 8 9 10 2.5 2.6 0.8-1. 0 3.0 3. 1 1. 0 3.5 3.6 +0.05 1. 0 1. 0 。4.0 4. 1 1. 0-1. 5 5.0 5.2 6.0 6.2 10 单位为毫米12 15 1. 5-2.0 1. 5-2.0 . 1 附录B(规范性附

26、录复合材料工艺垫固H忽223.21-2003 工艺垫图尺寸按图B.l和表B.l.材料为碳纤维复合材料或玻璃纤维复合材料。例钉直径外径D基本尺寸3.5 8.0 4 10 5 10 6 12 L 已C H晤.图.1 工艺垫图表.l工艺垫图尺寸垫阴直径极限偏差基本尺寸3.8 +0.5 4.3 。5.3 6.3 单位为毫米内径d垫囹厚度S 极限偏差1. 0 +0.2 。1. 5 11 11 飞(、中华人民共和国航空行业标准飞机装配工艺第21部分:复合材料的柳接1-!ll1Z 223.21 - 2003 中国航空综合技术研究所出版(北京东外京顺跻7号)中国航空综合技术研究所印刷车间印刷北京1665信箱发行版权专有不得翻印 开本880x 1230 1/16 印张1)1字数28千字2003年12月第一版2003年12月第一次印刷印数1-400晤书号.标301.2035