1抽芯铆钉的设计
国产抽芯铆钉的结构设计与国外某抽芯铆钉相 近，在钉杆的剪切环处有所不同;通过材料牌号对照选 用了国产的材料，性能也有所不同。课题组利用等强度 设计和试验分析相结合的方法，进行了抽芯铆钉的设
计。
1.1抽芯铆钉的结构和材料
机械锁紧鼓包型抽芯铆钉由钉杆、钉套、锁圈、顶 片4部分组成，如图1所示。铆钉的材料选用见表1。
1.2铆接成形原理
抽芯铆钉铆接成形过程如下：
图1机械锁紧鼓包型抽芯铆钉的结构图
表1铆钉的材料选用
铆钉 铆钉部 位
种类 钉杆 钉套 锁圈 顶片
孔，形成盲端鼓包镦头(见图2(b))。
(3)剪切环从芯杆上被剪切下来，当锁圈触到顶片 后，锁圈被压迫变形，填充钉套端头凹槽(见图2(c))。
(4)芯杆和钉套被锁在一起，芯杆在断颈槽处被拉 断,形成可靠连接(见图2(d))。
1.3主要尺寸的设计计算
(1)由抗拉载荷计算钉杆与钉套直径。
由图3可知，做抗拉强度试验时，铆钉的危险截面 有4』、〔3个。分别进行强度计算，当本=1.96?9?13.1mm 时，3个截面的破坏载荷都大于1980N ,62.82mm为最 佳值。经试验验证，最终取土=2.7mm。
(4)断颈槽直径的计算。
因断颈槽直径应小于钉杆上其他凹槽直径，其他 凹槽直径分别为2.5mm、2.4mm、2.1mm，断颈槽直径初 定为1.9mm，可计算出拉断力为3 077.1N。经计算可知， 当铆枪抽拉钉杆时,钉套先进入塑性变形状态，然后钉 杆上的剪切环被剪断，最后钉杆从断颈槽处被拉断，符 合预期的要求。经试验确定断颈槽直径为USJasrmn。
(5)确定锁圈的材料和尺寸。
经反复试验，选用GH2132高温合金为锁圈材料。锁 圈的长度尺寸由钉套头部的凹槽体积计算得出,其他尺 寸由钉套及钉杆的结构决定。最终计算结果如图5所示。
图3抗拉强度试验时铆钉的危险截面
(2)校核抗剪载荷。
抗剪载荷要求大于3 735N。由计算可知，当<= 2.7mm时,抗剪载荷为3 735N，可满足要求。
(3)剪切环厚度及直径计算。
经过反复试验，为了适时剪断剪切环形成完整的 刚性环体，必须利用应力集中原理，制出剪切断裂应力 集中点，故确定了如图4所示的结构。以为未知数， 计算钉套进人塑性状态时所受的剪切力、剪切环剪断 力、断颈槽拉断力，便可得出：当0.2mm
图4剪切环结构及受力状况 Fig.4 Structure of shearing ring and stress
94航空制造技术*2006年第3期
图5锁圈结构 Fig.5 Collet structure
由于抽芯铆钉各部分之间要求有很强的协调关 系，加之弹塑性变形难以计算，只能给出选择范围，存 在一定的误差。设计方案在反复的试制和试验过程中 不断进行修正。
2抽芯铆钉的加工工艺
2.1工艺难点
抽芯铆钉制造的工艺难点是:钉杆长径比大，公差 要求高，钉杆断颈槽、剪切环和细小的锁圈加工困难， 零件硬度匹配严格,热处理范围小，检测困难。
2.2热加工工艺
组成抽芯铆钉的钉杆、钉套、锁圈、顶片都必须经 过热处理，钉杆、钉套、锁圈三者之间存在强度、硬度匹 配的问题，匹配合理，才能铆接成形。例如:钉杆如果太 硬，铆接试验时就会拉过头或剪切环剪不断；如果太 软，钉套就不能变形胀大,或者断颈槽处断裂不平有凸 起。钉套如果太硬，铆接后不能变形或胀大尺寸不符合 要求。锁圈的硬度太高，锁圈的变形不好，锁紧力不够， 影响到钉杆顶出力、板夹紧力、振动试验数据达不到要 求。经过多次试验和分析,最终定出了切实可行的工艺。
