单边紧固件组件及其安装方法和系统技术方案

本申请涉及单边紧固件组件及其安装方法和系统。一种用于耦接组件层叠的单边紧固件组件包括套筒，该套筒包含外部圆柱形表面和关于外部表面以第一角取向的内部锥形表面。内部锥形表面限定延伸穿过套筒的开口。紧固件组件还包括沿轴线延伸并被配置为嵌入到开口中的核心。核心包括关于轴线以第二角取向的外部锥形表面，外锥形表面被配置为与套筒内部锥形表面接合，使得核心嵌入到套筒中导致套筒的径向膨胀，从而生成与组件层叠的过盈配合以完成单边紧固件组件的安装。

Single sided fastener assembly and mounting method and system thereof

The present application relates to a single fastener assembly and an installation method and system thereof. A single fastener assembly for stacking a coupling assembly includes a sleeve that includes an outer cylindrical surface and an internally tapered surface for orientation of an outer surface with a first angle. The inner tapered surface defines an opening extending through the sleeve. The fastener assembly also includes a core extending along the axis and configured to be embedded into the opening. The core includes a tapered surface second axis with external orientation angle, outer conical surface is configured with internal conical surface of the joint sleeve, so that the core is embedded into the sleeve of the radial expansion causes the sleeve, thereby generating components and stacked to complete unilateral interference fit fastener assembly installation.

【技术实现步骤摘要】
单边紧固件组件及其安装方法和系统
本公开的领域总体涉及两个或更多个机械部件之间的耦接，并且更具体地涉及单边紧固件组件及其安装方法。
技术介绍
至少一些已知的紧固系统要求从打算将紧固件保持在一起的组件的两侧操纵紧固件。在一些这种系统中，人类操作员位于组件的每一侧上并且操纵紧固件的相应部分以将其安装到组件上。然而，这种系统可以引发较高的劳动成本并且经常引入人体工程学问题。在其他这种系统中，机器人位于组件的两侧上，用于紧固件安装。然而，这种机器人可以增加复杂性并且需要资本投资。至少一些已知的紧固系统将单边紧固件安装到组件上。然而，这种已知的系统使用包括在组件的背面上的大球状物的紧固件。这种球状物仅提供较小的机械益处并且给组件增加相对大量的重量。另外，已知的紧固系统难以满足空气动力学目的授予的齐平(flushness)要求。此外，至少一些已知的紧固件设计复杂，因此使得紧固件制造和安装昂贵。
技术实现思路
在一个方面，提供用于耦接组件层叠的单边紧固件组件。紧固件组件包括套筒，该套筒包含外部圆柱形表面和关于外部表面以第一角取向的内部锥形表面。内部锥形表面限定延伸穿过套筒的开口。紧固件组件还包括沿轴线延伸并且被配置为嵌入到开口中的核心。核心包括关于轴线以第二角取向的外部锥形表面，该外部锥形表面被配置为与套筒内部锥形表面接合，使得核心嵌入到套筒中导致套筒的径向膨胀，从而生成与组件层叠的过盈配合以完成单边紧固件组件的安装。在另一方面，提供将单边紧固件组件安装到组件层叠中的方法。该方法包括将单边紧固件组件的核心部分地嵌入到限定在单边紧固件组件的套筒中的开口中。套筒的内部锥形表面被配置为引导核心的相应外部锥形表面。该方法还包括定位组件层叠中单边紧固件组件将被安装的位置以及在该位置处钻出穿过组件层叠的孔。然后，部分组装的单边紧固件组件的套筒嵌入到孔中。该方法还包括向核心施加轴向力以驱动核心进入套筒开口，使得套筒生成与组件层叠的过盈配合以完成单边紧固件组件的安装。在又一方面，提供用于将紧固件组件安装到组件层叠上的紧固件安装系统。该系统包括具有套筒的至少一个紧固件组件，该套筒包括外部圆柱形表面以及限定延伸穿过套筒的开口的内部锥形表面。紧固件组件还包括沿轴线延伸并且被配置为嵌入到开口中的核心。核心包括被配置为与套筒的内部锥形表面接合的外部锥形表面。该系统还包括被配置为将至少一个紧固件组件嵌入到限定在组件层叠中的孔中的末端效应器以及耦接到末端效应器的紧固件驱动器。紧固件驱动器被配置为向核心施加轴向力以完成至少一个紧固件组件的安装。已经讨论的特征、功能以及优点可以在各个实施例中独立地实现或者还可以与其他实施例结合实现，通过参考以下具体实施方式和附图，可以看到实施例的进一步细节。附图说明图1是包括套筒和核心的部分组装的示例性紧固件组件的透视图。图2是部分嵌入到组件层叠中的紧固件组件的横截面视图。图3是紧固件组件在完成到组件层叠的安装之后的横截面视图。图4是图示说明位于组件层叠上的钻孔方位的示例性紧固件安装系统的示意图。图5是图示说明钻出穿过组件层叠的孔的图4的紧固件安装系统的示意图。图6是图示说明用于将紧固件组件嵌入到孔中的图8的紧固件安装系统的紧固件冒口的示意图。图7是图示说明用于驱动紧固件组件进入孔中的图8的紧固件安装系统的紧固件驱动器的示意图。图8是图示说明利用描述的实施例将单边紧固件组件安装到组件层叠中的方法的流程图。图9是飞行器生产和维护方法的流程图。图10是飞行器的框图。具体实施方式本文描述的实施例有助于将单边紧固件组件安装到组件层叠中。紧固件组件包括套筒以及部分预安装并且嵌入到在组件层叠中钻出的埋头孔中的核心。在嵌入之后，机器人或技术员驱动核心进入套筒，从而导致套筒径向膨胀进入孔。驱动核心直到套筒的前表面和核心的前表面与组件层叠的前表面大体齐平。因此，当驱动核心时，核心径向向外推动套筒的内部部分以生成与组件层叠的过盈配合并且在组件层叠的内部表面上形成球状物以便有助于紧固件组件保持在结构中。如本文中所描述的，紧固件安装系统导致紧固件组件的套筒的内部孔膨胀以生成与组件层叠的过盈配合。这种孔膨胀对于疲劳相关的接头是至关重要的并且由锥形几何结构以及对核心(具有较高切变强度和较低延展性的材料)和套筒(具有较低切变强度和较高延展性的材料)的材料选择来实现。此外，由于对每个核心施加相似的轴向力，使得核心在每次安装紧固件组件时被推到相同的位置，所以本文描述的紧固件安装系统允许加强的齐平控制。图1是包括套筒302和核心304的部分组装的单边紧固件组件300的透视图。图2是沿轴线301部分地嵌入到组件层叠400中的紧固件组件300的横截面视图，组件层叠400包括具有前表面404的前层402和具有后表面408的后层406。图3是紧固件组件300在完成到限定在组件层叠400的表面404和408之间的开口410中的安装之后的横截面视图。尽管组件层叠400被示出为仅包括两个层402和406，但是根据需要组件层叠400包括任意数量的层。在示例性实施例中，套筒302包括具有第一末端表面308的第一末端306以及具有第二末端表面312的相对的第二末端310。末端表面308和312限定其间的套筒长度L1。套筒302的第一末端306包括从第一末端表面308朝向第二末端表面312延伸的头部部分314。在示例性实施方式中，头部部分314的大小被设计以符合在形成于组件层叠400的前层402的前表面404的埋头孔412中。更具体地，头部部分314的尺寸和形状被相应地设计以符合在埋头孔412中，使得当紧固件组件300被安装在组件层叠400中时，第一末端表面308和前表面404大体相互齐平(如图2和图3所示)。在示例性实施方式中，套筒302还包括从头部部分314向第二末端表面312延伸的外部圆柱形表面316以及从第一末端表面308朝向第二末端表面312延伸的内部锥形表面318。内部锥形表面318至少部分地限定延伸穿过套筒302的开口320。内部锥形表面318关于轴线301以在大约0.0度到大约10.0度的范围内的第一角α取向。更具体地，内部锥形表面318以在大约0.0度到大约5.0度的范围内的第一角α取向。更具体地，内部锥形表面318关于轴线301以在大约0.0度到大约2.0度的范围内的第一角α取向。在示例性实施方式中，套筒302还包括在第二末端310处的第二内部锥形表面322。如下面进一步详细描述的，第二锥形表面322关于轴线301以大于第一角α的第二角β取向，使得随着核心304被嵌入到开口320中，核心304接触第二锥形表面322并且导致套筒第二末端310的一部分径向向外膨胀。在一种实施方式中，第二锥形表面322与第一末端表面308大体平行。替代地，第一内部锥形表面318从第一末端表面308延伸到第二末端表面312，使得内部锥形表面318为套筒302的总长度L1限定恒定的锥角α。在这种配置中，套筒302不包括第二锥形表面322，但是核心304仍然径向向外膨胀套筒第二末端310的一部分。如下面所描述的，这种径向膨胀有助于将紧固件组件300锁定在开口410中，并且将层402和406耦接在一起。更具体地，在套筒第二末端表面312延伸超过后层后表面408的实施方式中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于耦接组件层叠(400)的单边紧固件组件(300)，所述紧固件组件包含：套筒(302)，其包含外部圆柱形表面(316)以及关于所述外部圆柱形表面(316)以第一角(α)取向的内部锥形表面(318)，所述内部锥形表面(318)限定延伸穿过所述套筒(302)的开口(320)；以及核心(304)，其沿轴线(301)延伸并且被配置为嵌入到所述开口(320)，所述核心(304)包含关于所述轴线(301)以第二角(γ)取向的外部锥形表面(328)，所述外部锥形表面(328)被配置为与所述套筒内部锥形表面(318)接合，使得所述核心(304)嵌入到所述套筒(302)导致所述套筒(302)的径向膨胀，从而生成与所述组件层叠(400)的过盈配合。

【技术特征摘要】
2016.03.10 US 15/066,0801.一种用于耦接组件层叠(400)的单边紧固件组件(300)，所述紧固件组件包含：套筒(302)，其包含外部圆柱形表面(316)以及关于所述外部圆柱形表面(316)以第一角(α)取向的内部锥形表面(318)，所述内部锥形表面(318)限定延伸穿过所述套筒(302)的开口(320)；以及核心(304)，其沿轴线(301)延伸并且被配置为嵌入到所述开口(320)，所述核心(304)包含关于所述轴线(301)以第二角(γ)取向的外部锥形表面(328)，所述外部锥形表面(328)被配置为与所述套筒内部锥形表面(318)接合，使得所述核心(304)嵌入到所述套筒(302)导致所述套筒(302)的径向膨胀，从而生成与所述组件层叠(400)的过盈配合。2.根据权利要求1所述的紧固件组件(300)，其中所述套筒(302)由第一材料形成并且所述核心(304)由不同于所述第一材料的第二材料形成。3.根据权利要求2所述的紧固件组件(300)，其中所述第一材料包括在大约15千磅每平方英寸即KSI到大约50KSI的范围内的切变强度，并且其中所述第二材料包括在大约8KSI到大约20KSI的范围内的切变强度。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的紧固件组件(300)，其中所述第一角(α)大体类似于所述第二角(γ)。5.根据权利要求1-3中任意一项所述的紧固件组件(300)，其中所述套筒(302)包含头部(314)，所述头部(314)被配置为嵌入到形成在所述层叠(400)的前表面(404)中的埋头孔(412)中，使得所述头部(314)的末端表面(308)被配置为在安装时与所述层叠(400)的所述前表面(404)大体齐平。6.根据权利要求5所述的紧固件组件(300)，其中所述核心(304)包含末端表面(324)，所述末端表面(324)被配置为在安装时与所述套筒头部末端表面(308)和所述层叠(400)的所述前表面(404)大体齐平。7.根据权利要求1-3中任意一项所述的紧固件组件(300)，其中所述套筒(302)包含第二内部锥形表面(322)，其中所述核心(304)被配置为接合所述第二内部锥形表面(322)，使得所述外部圆柱形表面(316)的一部分径向向外膨胀。8.根据权利要求1-3中任意一项所述的紧固件组件(300)，其中所述内部锥形表面(318)和所述外部锥形表面(328)...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·A·辛普森，M·A·伍兹，J·E·英曼，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国,US