摘要：在传统的交点孔加工方法中，存在着加工精度不够高还有回弹出现变形的不足。因此，现阶段已经设计出一种机身交点孔精加工方法，该方法能符合飞机大部件数字化装配的要求，按照交点孔的加工特点将机身定位与固持、数据控制加工中心定位功能以及加工工艺的总体设计的过程完成，并对交点孔加工程序原点的计算方法和编程原则进行确定。
关键词：飞机；数字化；交点孔加工方法
引言
由飞机装配的过程中需要对较大的部件的交点采取精加工，主要是为了把先前累积的误差消除掉，以保证机身和机翼以及垂尾能够协调地对接与互换，从而能保障飞机的装配质量不受损害。当前，大多数飞机大部件的装配仍然采取的是传统的相互关联的制造方法。为了解决传统的交点孔方法的缺陷，本文主要从大部件数字化装置系统入手，提出了一种可以实现飞机大部件数字化装配目的的机身交点孔精加工的方法。
1.机身交点孔加工特点
大部件数字化装置机身交点孔加工主要有以下四个特点：
第一，机身交点孔的加工对象主要是由机身与机翼的结合交点孔以及由机身和垂尾结合的交点孔等组成的，它们覆盖了机身的中后部分。其中，机身和机翼相结合的交点孔主要是以翼展为方向的，而机身和垂尾相结合的交点孔则是以竖直为方向的；
第二，交点孔具有多种材料类型，其中主要的是铝合金、铝镁夹层以及钢衬套等，材料不同也会影响到其切削的加工性能；
第三，交点孔主要有叉耳型以及凸缘多孔性两种类型，叉耳类型的交点孔主要是以航展轴向为方向，而凸缘多孔性的交点孔则是以翼展的轴向为方向；
第四，在加工过程中，对交点孔的孔位、孔径的大小精度以及孔表面的质量有着较高的要求，加工工艺需要满足其加工精度的要求。
2.机身交点孔加工工艺的整体设计
基于交点孔的加工特点，以及大部件数字化装配系统存在着控制与数字化检测上的优势，所以交点孔的加工方法主要有以下几方面：
2.1 机身数字化定位
第一种是机身的数字化定位，它是用一套数字化控制设备来代替传统的精加工的固定型装置，工艺的球头和数控定位器相连接组成了机身。机身上有姿态评价测量点，需要有激光跟踪仪测量。它包含了所有的交点孔，由测量的结果确定机身的实际动作姿态，然后将实际姿态和目标姿态进行对比，主控系统的数控定位器的多种协调作用，将机身的姿态调整至目标姿态。确定机身的所在位置坐标系，从而实现对飞机的定位。
2.2 机身固持
球头锁紧装置设置于数控定位器的末端，它的作用是当机身的姿态结束调整后。它可以卡紧工艺球头，同时还能利用它实现对定位器的各运动轴液压锁紧，将机身与工艺球头固定并相连，实现机身多点固持的目的。通过数控定位器使机身固持的，待加工交点孔处于自由状态，能够减少由于弹道变形而带来的孔径精度上的偏差。
2.3 数控加工中心设计与定位
数控加工中心作为一种新型的加工工艺，与传统的加工工艺相比，具有适应能力强，能够对不同的材料和结构的交点孔进行加工并且还具定位和加工精度高等特点。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其上配置有万能主轴头，可以分为翼展方向轴、竖直方向轴以及航展的方向。根据交点孔的位置分布情况，垂尾机身结合的交点孔加工需要一台立式加工中心来完成，而机身左右两侧机翼和机身结合的交点孔的加工则需要两台卧式加工中心来完成。
2.4 加工工艺设计
相比于传统的钻扩绞工艺、利用镗孔加工工艺具有减少刀具的使用量，高精度以及可以直接加工至终孔尺寸等优点，此外，镗削加工具有比较强的纠偏能力，当交点孔的实际位置相比于理论位置有比较大的偏差的时候，这时候可以利用镗削工艺的纠偏能力，使交点孔的孔位精度能够得到良好的保障。
3.机身交点孔加工流程
3.1加工余量判断法
由于机身不同部位的零件的制造及装配过程存在着差异，也导致了整体机身后面的各个交点孔的实际孔位与理论孔位存在着偏差，各交点孔预留一定的加工余量，如果交点孔位出现较大的偏差，则会造成在加工余量范围内难以完成孔位的纠偏，所以在加工交点孔之前应该判断加工余量能否达到纠偏的要求。交点初始孔径（r0）再加上加工目标孔径（r1）的一半即为加工余量，然后根据机身的调姿所测出的结果来明确交点的孔位，如果加工量不能满足纠偏的要求，可以重新对机身进行调姿，使各个交点孔的位置偏差得以均匀分配以达到加工的要求。
3.2确定加工程序及其原点
通过机身调姿的测量结果还可以确定飞机坐标系的装配坐标系位置（Pp=[x1，y1，z1]），然后数控加工中心机械原点在装配坐标下的坐标位置则可以球头检棒测量来确定（P0=[x2，y2，z2]），通过理论建模的数据可以得到交点孔的理论孔位在飞机坐标系下的坐标位置（[x3，y3，z3]），则交点孔的加工程序原点在加工中心坐标系的坐标可以表示为
P=[x1+x3-x2y1+y1-y2z1+z3-z2]
3.3测量步骤与结果
测量的方法主要可以分为以下几个步骤：首先在轴向上作两个具有测试基准位置功能的两个外圆，留有一定的距离，然后在首次装配后使之拟合成一条轴线，然后将拟合完成的轴线和初始轴线相对比，在竖直和水平两个方向上进行投影计算测出两数值之差来做出方案的调整。此外，它可以使检测精度更精准，测量的工具是高精度的三坐标测量仪。利用这种方法进行测试与调节，能够使驱动部位的重复装配轴线的精度误差减小到0.015毫米以下，这也满足了分解精度在0.02毫米之内的要求，这使展开锁定机构的要求得以满足。
4.结语
本文主要介绍了一种新型的机身交点孔精加工方法，该方法可以使机身满达到飞机大部件数字化装配的要求。机身的数字化定位可以通过多个数控定位器的协同作用来实现，而机身的固持则可以通过数控定位器末端的球头锁定机构来完成，对数控中心的定位可以利用激光跟踪仪测量球头检棒来实现，交点孔则可以利用镗削加工工艺来完成，并且还推算出交点孔加工工序的计算方法和编程原则，然后利用交点孔的试初加工实验验证了加工方法的可行性，使交点孔目标孔径的公差符合要求。
参考文献：
[1]海山，良辰.大飞机数字化装配技术[J].航空制造技术，2017（11）.
[2]张阿龙.大型飞机身环形对接区高效精确制孔技术[D].浙江大学，2016.
[3]陈文亮，潘国威，丁力平.飞机数字化装配技术发展现状[J].航空制造技术，2016，503（8）：26-30.
[4]王健.数字化装配工艺设计系统开发[J].环球市场，2017（20）.
论文作者:张旭
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/6/4
标签：交点论文; 机身论文; 加工论文; 飞机论文; 定位器论文; 方法论文; 精度论文; 《基层建设》2018年第9期论文;