抽芯铆钉的结构原理及应用

抽芯铆钉，也可称作盲铆钉，是一种适用于单面铆接的铆钉，其可靠性高、连接强度大、寿命长、操作使用方便，可用于铝合金、结构钢和复合材料的连接，常在飞机不开敞部位的铆接及维修中使用。

抽芯铆钉由钉杆、钉套、锁圈和顶片四个部分组成，如图 1 所示。其中，钉杆具有锯齿状头部、断颈槽和剪断环；钉套在末端抽铆成形时，头部有一微小内腔，锁圈变形后进入并充满该内腔；

锁圈作用是装配在断颈槽部位，铆接后在钉头中心可以看见，其作用是抽铆时变形，锁住钉杆和钉套；顶片是为铆枪工作时提供抽铆受力的基准面。

图1 抽芯铆钉结构示意图

在国外，美国是最早生产和使用抽芯铆钉的国家，目前最常用的有 Cherry 公司的 CherryMax、Cher－ryMax‘AB’型、CherryLock型，以及 Alcoa 公司的 Huck-Clinch型、HuckMax型等产品。

国内在二十一世纪初，也成功研制了国产抽芯铆钉，并编制了对应的航标标准，并在某型飞机上使用了多种规格数千件的抽芯铆钉。

抽芯铆钉可以在很多不开敞和封闭的结构中， 替代实心铆钉或螺栓等紧固件，保证结构的力学传递效果和安全可靠性。

抽芯铆钉的安装及成形过程如图

抽芯铆钉的安装及成形过程如图 2 所示。

• 将抽芯铆钉插入铆孔，然后将钉杆放入铆枪的拉头。端正位置，固定铆枪后，开始抽拉钉杆；

• 拉动钉杆，钉杆与钉套之间产生相对位移。由于钉套被固定，钉杆上的剪断环挤压钉套钻入钉套内孔，形成盲端镦头，并使钉套膨胀，与结构产生夹紧力；

• 拉头继续拉动钉杆，剪断环从钉杆整体上被剪断下来，使钉杆及套在钉杆上的锁圈能继续穿过钉套移动。当锁圈触及到顶片后，锁圈即被压迫变形，形成填充钉套端头凹槽的“安全锁”；

• “安全锁”锁圈填充钉套端头凹槽，钉杆和钉套完全被锁在一起。拉头继续拉动钉杆使钉杆断颈槽在钉套头部平面被拉断，使夹层形成可靠的连接。

抽芯铆钉成形后的剖面图如图 3 所示。

抽芯铆钉的主要安装特点是孔必须略大于钉杆的直径，以便钉杆的膨胀部分插入。

孔松动是抽芯铆钉在装配过程中普遍存在的问题，可以通过两种方法改善：一是计算叠层厚度与夹层长度，使材料的叠层厚度正好落在抽芯铆钉夹层长度范围的中间；二是在安装抽芯铆钉前确定零件间的所有间隙都已消除。

抽芯铆钉成形要求

抽芯铆钉安装完成后，锁圈必须与钉头顶面保持齐平或者在顶面之下，允许锁圈毛刺高度最大 0.005″. 钉头齐平度从钉头顶面到断颈槽平滑面测量所得，具体要求如表 1 所列及图 4 所示。

抽芯铆钉的选择

抽芯铆钉有 1/8″、5/32″、3/16″和 1/4″等几种直径可供选择，在维修等特殊应用时可以选择直径加大 1/64″的加大件。为便于识别，正常件的顶片是金色的，加大件的顶片是银色的。

抽芯铆钉的夹持长度是范围值，最大夹持与最小夹持相差 1/16″，零件尾号等于最大夹持的 16 倍。如：零件尾号是“-04”，那么最大夹持等于 1/4″，最小夹持等于 3/16″，夹持范围即是 3/16″~1/4″，如图 5 所示。

抽芯铆钉有凸头及埋头两种钉头类型，材料涉及铝合金、合金钢、不锈钢、蒙乃尔合金及镍合金等， 表面处理方式有镀镉或者钝化。为选择适合夹持长度的抽芯铆钉，可以使用专业量尺测量夹层厚度，如图 6 所示。

抽芯铆钉的应用

抽芯铆钉可安装在飞机的水平安定面、机翼以及发动机短舱等处。另外虽然其是单面连接紧固件， 但也可以用于不必要单面安装的地方。在许多非结构零件中，如内部装置、地板、除冰设备等，并不一定需要实心铆钉，使用抽芯铆钉可以节省时间、金钱、 劳动力和重量等。

抽芯铆钉为抗剪型紧固件，不可以在飞机如下区域中使用：

• 高应力区域；

• 在喷气发动机上或周围的任何区域：在这些位置，松动的抽芯铆钉零件可能会被吸入发动机的进气口；

• 机翼连接装置、控制面板的铰链托架、固定尾面连接装置或类似的临界位置；

• 需液体密封区域；

• 承受拉力、有可能将钉头拔出的连接处。

结束语

抽芯铆钉的特点是可以改善结构设计、简化工艺安装、降低装配噪音及生产成本等，但国内的抽芯铆钉产品，尤其是复材用抽芯铆钉与国外产品还有差距，比如在种类、加工制造和理论研究上尚待提高。

在发展先进飞机的过程中，还应该加强抽芯铆钉在复合材料结构应用上的研究及开发，使其形成一套完整的标准体系，保证飞机先进性及质量水平。