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電磁鉚接技術的發(fā)展歷史

低電壓的采用是電磁鉚接技術發(fā)展的一個里程碑。發(fā)展低電壓電磁鉚接的基本思路就是將高電壓設備的電壓從數(shù)千伏降到幾百伏,通過增加電容來保證成形所需的放電能量。為了解決鉚釘釘頭微裂紋問題,Zieve P B將原來需5~10 kV的鉚接電壓降到500V以下,所成立的Electroimpact公司專門從事低壓電磁鉚接設備的研究和生產。低電壓電磁鉚接設備體積小,生產成本低,安全可靠,使電磁鉚接技術逐漸走向成熟。

電磁鉚接設備鉚槍在工作瞬間產生很大的作用力,如果沒有良好的減振系統(tǒng),鉚接的反作用力將遠遠超出人所能忍受的程度。所以,追求輸出力與后坐力的最大比值、減輕鉚槍重量一直是研究人員努力的方向。由于電磁鉚接設備的輸出力可精確控制,產品質量不取決于操作者的熟練程度,便于實現(xiàn)自動化。因此,電磁鉚接技術的發(fā)展趨勢為輕量化(手持式)和裝配系統(tǒng)中的自動化。

手持式電磁鉚接設備鉚槍后坐力與采用的減振系統(tǒng)直接相關。早期設備的鉚槍是沒有減振系統(tǒng)的,因此后坐力很大不適合工程應用。為了減小鉚槍的后坐力,研究者們采用了多種減振系統(tǒng),最早用在鉚槍中的隔振材料是吸收泡沫。通過吸收泡沫對能量的吸收,使得后坐力有一定程度的減小,在回彈體質量較大時,可以使其后坐力勉強在操作者的忍受范圍內。為了解決大直徑鉚釘及難成形材料鉚釘鉚接時產生的后坐力過大問題,Electroimpact公司對手持式電磁鉚接設備鉚槍的隔振系統(tǒng)進行了比較深入的研究。其中,研制的手持式低電壓電磁鉚接設備HH503,鉚槍在后坐力系統(tǒng)設計中采用了彈簧減振機構,將整個系統(tǒng)重量減輕了將近75,對后坐力吸收的效果也大大改善,可用于無頭鉚釘、環(huán)槽鉚釘和鎖緊螺栓的安裝。波音787碳纖維復合材料的電磁鉚接結果表明:采用電磁鉚接進行復合材料結構環(huán)槽鉚釘?shù)陌惭b,不出現(xiàn)分層現(xiàn)象,取得良好效果。

低電壓電磁鉚接設備在裝配系統(tǒng)中自動化方面的發(fā)展主要體現(xiàn)在空客和波音飛機的研制過程中。

目前,電磁鉚接技術在空客飛機研制中得到了廣泛應用。1997年末,Electroimpact公司為英國宇航公司提供了E4000自動電磁鉚接系統(tǒng)。英國宇航公司將該設備用于自動鉆孔,進行埋頭鉚接及安裝鈦螺栓,用一臺設備即可完成機翼的鉚接工作,使鉚接成本降低大約30。Electroimpact公司還為A340—500/6OO飛機機翼壁板裝配了E4100自動化電磁鉚接系統(tǒng),它包括2臺用于上下壁板裝配的E4100機翼鉚接機。2臺鉚接機可將桁條連接到機翼壁板上,并可安裝部分搭板上的緊固件,同時還可用于環(huán)槽鉚釘?shù)陌惭b?湛蜑锳380的生產提供了4條用于機翼上下壁板的自動化裝配生產線,每條生產線的起始點都將配備1臺E438O鉚接螺接機床,該設備具有自動化冷加工能力,可用于大直徑鉚釘和環(huán)槽鉚釘?shù)陌惭b。) `1 U5 B4 B; y) F& x

電磁鉚接機技術在波音飛機研制中也得到廣泛應用。波音公司的自動化大梁裝配工裝(ASAT)計劃就集成了電磁鉚接技術來解決機翼梁大型構件自動化裝配問題。ASAT一工型設備在20世紀80年代中期開始投入使用,用于B一727的4根后梁和B一767客機的機翼大梁鉚接。從20世紀9O年代開始,波音公司又研制了第2代自動化大梁裝配系統(tǒng)ASAT一Ⅱ,用于B一777機翼4個大梁的裝配。

1994年,波音公司又為新的B一737—700機翼大梁裝配推出了ASAT一Ⅲ計劃,該系統(tǒng)可同時完成左右梁的裝配。目前,波音公司用于C17生產線上的翼梁裝配采用E5000一AsAT一Ⅳ第4代自動化翼梁電磁鉚接柔性裝配系統(tǒng)。

我國電磁鉚接 技術的研究工作起步較晚。西北工業(yè)大學首先開展了電磁鉚接技術研究,成功研制了固定式和手提式電磁鉚接設備。中國科技大學早期也安裝了電磁鉚接設備樣機,但研究工作沒有持續(xù) 。武漢理工大學近年也開展了低電壓電磁鉚接技術的研究。一航集團625所采用購買的俄羅斯設備進行了機翼整體油箱的電磁鉚接工藝研究。哈爾濱工業(yè)大學成功研制了380 V低電壓電磁鉚接設備。國內低電壓鉚接設備主要集中于手持式鉚接設備的研制與開發(fā)工作,在相應工程化應用方面還有很長的路要走。

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