[发明专利]一种飞机结构件制孔孔位控制方法

说明书

本申请涉及飞机结构件数控加工领域，具体的说是一种飞机结构件制孔孔位控制方法，其选用零件制孔刀具和切削参数并测量制孔轴向力，进行零件弱刚性结构制孔让刀变形的有限元仿真，获取变形量与加工区域位置的关系U_y(x,y)、U_z(x,y)，进行钻头断裂风险程度判别，计算许用结构应变值，判断加工区域横向应变是否在许可范围内，进行让刀变形引起的孔位偏差判别，计算引起的孔位偏差，判断变形引起的孔位偏差是否满足孔位要求，如果横向应变或者变形引起的孔位偏差不满足许用要求，在零件结构增加斜筋支撑并重新进行仿真计算，设定斜筋尺寸和位置，迭代至横向应变和变形孔位偏差满足要求，实现飞机结构件弱刚性区域制孔孔位的有效控制，避免制孔位置超差的质量问题。

技术领域

本申请涉及飞机结构件数控加工领域，具体的说是一种飞机结构件制孔孔位控制方法。

背景技术

由于飞机高速、高机动性等性能要求，飞机结构件结构复杂而且具有很多薄壁结构，弱刚性的薄腹板和缘条结构在加工过程中存在较大的让刀变形，引起加工尺寸偏差。飞机结构件薄缘条上有很多孔结构，用于结构件之间的装配连接。为保证结构件装配后的形位精度，结构件薄壁结构孔加工的精度要求较高，但是由于薄壁结构受切削力作用产生让刀变形，导致孔位发生偏差，而且如果零件结构横向应变太大，零件结构在钻尖钻出时弹性回弹产生较大的横向剪切力，超过刀具结构的横向断裂强度，会导致刀具断裂。

目前，在飞机结构件的数控加工过程中，为避免孔位偏差，一般在零件未精加工前、刚性较好的情况下进行制孔，但是由于零件结构复杂，狭窄区域不能加工，并且该方式不适用于部分结构件装配后进行制孔的工况；另外可以使用专用工装对零件薄壁结构进行支撑，但是专用工装设计、制造成本高，适用范围窄，而且制孔工艺参数及装夹方案制定时缺乏加工工况风险和偏差预估方法的指导，制约了飞机结构件制孔质量和效率的提升。

发明内容

针对飞机结构件弱刚性结构制孔孔位偏差和质量风险高的问题，现提出一种能避免上述情况发生的飞机结构件制孔孔位控制方法。

为实现上述技术效果，本申请技术方案如下：

一种飞机结构件制孔孔位控制方法，包括如下步骤：

第一步：制孔刀具和加工参数设定；

进一步地，第一步具体为：面向加工零件的材料特性，综合考虑制孔孔径、表面质量、切削力和振动等因素，选用零件加工的制孔刀具和加工参数，在刚性条件较好的工况下制孔满足加工质量要求。

第二步：使用测量仪器测量制孔轴向切削力；

进一步地，第二步具体为：使用切削力测试仪器，设计试验件并按照零件加工选用的制孔刀具和加工参数进行切削试验，采集加工过程的切削力数据，计算选用制孔工艺参数条件下的轴向切削力，作为让刀变形有限元仿真模型构建时载荷的施加依据。

第三步：进行零件结构制孔让刀变形有限元仿真；

进一步地，第三步具体为：针对零件结构特征，构建静力学的有限元仿真分析模型，按照零件装夹方式设置仿真模型的固定边界条件，分别在加工区域均布的位置依次施加载荷，即在加工区域的具有不同的x、y坐标值的位置施加载荷，施加的载荷值为测量的使用设定制孔刀具和加工参数的轴向力F_z，方向垂直于零件加工表面。