薄板叠层孔的错孔量评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及航空工业中叠层结构制孔技术领域，尤其涉及一种薄板叠层孔的错孔 量评价方法。
【背景技术】
[0002] 航空制造技术代表了整个国家先进制造技术的水平，航空制造技术的发展，对连 接与装配等多项制造技术都提出了新的要求。而连接孔的加工质量，如垂直度、内壁表面质 量、位置精度、层间毛刺与切肩、出口毛刺等，对连接件的疲劳寿命有着关键的影响。其中， 叠层结构在制孔过程中会发生变形，进而引起叠层间隙，使制孔质量下降；制孔结束后，叠 层板变形回弹，由于叠层板力学性质的差异，叠层孔会发生一定的错位，进一步影响制孔质 量和装配精度。目前常见的手段是采用穿心夹或铆钉对叠层结构进行预连接，且在制孔时 于孔位附近施加局部压紧力。
【发明内容】
[0003] 鉴于【背景技术】中存在的问题，本发明的一个目的在于提供一种薄板叠层孔的错孔 量评价方法，其能反映出制孔质量，有利于改善装配精度。
[0004] 为了实现上述目的，本发明提供了 一种薄板叠层孔的错孔量评价方法，其包括步 骤：步骤一，假设各叠层交界处的上下相邻两个叠层孔在指定方向上的直径相同；步骤二， 测出各叠层交界处的上下相邻两个叠层孔中的一个叠层孔在指定方向上的孔径D ;步骤 三，测出上下相邻两个叠层孔在该叠层交界处的重叠部分在指定方向上的孔径Ds;以及步 骤四，上下相邻两个叠层孔的错孔量为：
[0005] δ D= D-D s (1)，
[0006] 以δ D作为薄板叠层孔中各叠层交界处的上下相邻两个叠层孔的评价指标。
[0007] 本发明的有益效果如下：
[0008] 在根据本发明的薄板叠层孔的错孔量评价方法中，δ D= D-Ds，以Sd作为薄板叠 层孔中各叠层交界处的上下相邻两个叠层孔的评价指标（即错孔量），反映出了制孔质量， 有利于改善装配精度。
【附图说明】
[0009] 图1是根据本发明的薄板叠层孔的错孔量评价方法的错位量的计算评价示意图；
[0010] 图2是根据本发明的薄板叠层孔的错孔量评价方法的错孔的一个来源示意图；
[0011] 图3是根据本发明的薄板叠层孔的错孔量评价方法的错孔的另一个来源示意图；
[0012] 图4是根据本发明的薄板叠层孔的错孔量评价方法的错孔的又一个来源示意图；
[0013] 图5是根据本发明的薄板叠层孔的错孔量评价方法的叠层孔的孔径测量示意图；
[0014] 图6是图5中在叠层孔的X方向上测量孔径示意图；
[0015] 图7是图5中在叠层孔的Y方向上测量孔径示意图。
[0016] 其中，附图标记说明如下：
[0017] δ J：下相邻两个叠层孔的错孔量
[0018] Ds·层交界处的重叠部分在指定方向上的孔径
[0019] D -个叠层孔在指定方向上的孔径
[0020] 1内径千分尺
[0021] 11连接轴
[0022] 12连接柱
[0023] 13 测头
[0024] 14 顶针
[0025] 2 垫片
[0026] 3 支架
【具体实施方式】
[0027] 下面参照附图来详细说明根据本发明的薄板叠层孔的错孔量评价方法。
[0028] 参照图1至图7,根据本发明的薄板叠层孔的错孔量评价方法，其包括步骤：步骤 一，假设各叠层交界处的上下相邻两个叠层孔在指定方向上的直径相同；步骤二，测出各叠 层交界处的上下相邻两个叠层孔中的一个叠层孔在指定方向上的孔径D ;步骤三，测出上 下相邻两个叠层孔在该叠层交界处的重叠部分在指定方向上的孔径Ds;以及步骤四，上下 相邻两个叠层孔的错孔量为：
[0029] δ D= D-D s (1)，
[0030] 以δ D作为薄板叠层孔中各叠层交界处的上下相邻两个叠层孔的评价指标。
[0031] 在根据本发明的薄板叠层孔的错孔量评价方法中，δ D= D-Ds，以Sd作为薄板叠 层孔中各叠层交界处的上下相邻两个叠层孔的评价指标（即错孔量），反映出了制孔质量， 有利于改善装配精度。
[0032] 在一实施例中，参照图1，Sd为叠层交界处上下相邻两个叠层孔的中心的偏差值， 其计算方式为：
[0034] 在公式（1)中，！；表示上叠层孔的高度，Tb表示下叠层孔的高度，d表示上叠层孔 的中心和下叠层孔的中心在叠层交界上的投影之间的距离，Θ a表示上叠层孔的中心轴线 相对竖直方向的夹角，9b表示下叠层孔的中心轴线相对竖直方向的夹角；
[0036] 在公式（3)中，X为在叠层交界上上叠层孔的中心轴线距离叠层交界的一端的距 离；
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[0039] 在公式（5)中，y为在叠层交界上下叠层孔的中心轴线距离叠层交界的相对的另 一端的距离；
[0041] Ds= [x+y+ δ D] cos Θ a (7)，
[0042] 将公式（4)、公式（6)代入公式（7)，则
[0044] 在小变形、叠层孔为小孔的条件下，因为0a、0#勾为小量，上下叠层孔的错位量 δ。也为一阶小量，cos Θ a以及cos Θ b为二阶小量，故cos Θ 1且cos Θ 1
[0045] 得到：
[0047] 即得到公式（1)，δ D= D-D s。
[0048] 在一实施例中，参照图5,在步骤二和步骤三中，利用内径千分尺1测量D和Ds，进 一步地，内径千分尺1可为INSIZE系列，当然不限如此，还可利用其它工具进行测量。
[0049] 在一实施例中，参照图5,内径千分尺1上安装有垫片2和支撑垫片2的并抵靠在 薄板叠层孔外表面上的支架3。垫片2和支架3的使用可方便地测量各叠层孔以及叠层孔 分界面的孔径，并且能使内径千分尺1在各叠层孔内指定深度进行测量。
[0050] 在一实施例中，参照图5至图7,内径千分尺1可包括：连接轴11 ;连接柱12,支撑 在垫片2上，以通过垫片2使得连接柱12处于所述薄板叠层孔内的指定深度；测头13,由 两个半圆柱组成；以及顶针14,穿设于连接柱12并能够伸缩地上下移动，以推动两个半圆 柱组成的测头13向外张开。测量孔径时，测头13的两个半圆柱向外张开并抵靠在孔壁上。
[0051] 在一实施例中，叠层孔的错位量是基于对错位量的来源进行定量评价分析得到 的，叠层孔错位的来源可包括垂直度误差和同轴度误差。参照图2,垂直度误差是由于上下 叠层板在压紧力和钻削力的共同作用下发生变形，回弹后的两孔中心轴线会产生一定的角 度误差，进而造成叠层孔错位，基于上下叠层板的材料性质和受力情况不同，叠层孔的错位 量不同。参照图3,同轴度误差是由于上下叠层板在钻削时受到水平的作用力而发生变形， 进而造成叠层孔错位，基于上下叠层板的变形程度不同，叠层孔的错位量不同。进一步地， 叠层孔错位的来源还可包括圆柱度误差。参照图4,圆柱度误差是由于各叠层板在钻削过程 中发生弯曲变形，进而造成叠层孔错位，基于上下叠层板的上表面和下表面的拉伸和压缩 程度不同，叠层孔的错位量不同。在薄板、小变形、小孔的条件下，圆柱度误差带来的错孔量 相对于垂直度误差和同轴度误差较小，同时考虑易于测量的原则，故可忽略圆柱度误差。
[0052] 在一实施例中，参照图1至图5,叠层孔可为两层。
[0053] 在一实施例中，叠层孔可为两层以上，当使用该方法进行错孔量评价时，只针对两 层以上的叠层孔的相邻的上下两层之间的错孔量。
[0054] 在一实施例中，指定方向为与薄板叠层孔外表面平行的平面上的任意方向。进一 步地，参照图6和图7,指定方向可包括X方向、Y方向，但不限如此，还可为与薄板叠层孔外 表面平行的平面上的其它方向。
【主权项】
1. 一种薄板叠层孔的错孔量评价方法，其特征在于，包括步骤： 步骤一，假设各叠层交界处的上下相邻两个叠层孔在指定方向上的直径相同； 步骤二，测出各叠层交界处的上下相邻两个叠层孔中的一个叠层孔在指定方向上的孔 径D ; 步骤三，测出上下相邻两个叠层孔在该叠层交界处的重叠部分在指定方向上的孔径 Ds;以及 步骤四，上下相邻两个叠层孔的错孔量为： 5 D= D-D s ⑴， 以δ D作为薄板叠层孔中各叠层交界处的上下相邻两个叠层孔的评价指标。2. 根据权利要求1所述的薄板叠层孔的错孔量评价方法，其特征在于， S D为叠层交界处上下相邻两个叠层孔的中心的偏差值，其计算方式为：在公式（1)中，！；表示上叠层孔的高度，Tb表示下叠层孔的高度，d表示上叠层孔的中 心和下叠层孔的中心在叠层交界上的投影之间的距离，Θ 3表示上叠层孔的中心轴线相对 竖直方向的夹角，9b表示下叠层孔的中心轴线相对竖直方向的夹角；在公式（3)中，X为在叠层交界上上叠层孔的中心轴线距离叠层交界的一端的距离； 将公式⑶换算，则，CS), 在公式（5)中，y为在叠层交界上下叠层孔的中心轴线距离叠层交界的相对的另一端 的距离； 将公式（5)换算，则， Ds= [x+y+ δ D]c〇s Θ a (7)， 将公式（4)、公式（6)代入公式（7)，则在小变形、叠层孔为小孔的条件下，因为θ3、0，勾为小量，上下叠层孔的错位量δ 为一阶小量，cos Θ a以及COS Θ b为二阶小量，故COS Θ产1且COS Θ产1， 得到：.，： 即得到公式（1)，δ D= D-D s。3. 根据权利要求1所述的薄板叠层孔的错孔量评价方法，其特征在于，在步骤二和步 骤三中，利用内径千分尺（1)测量D和Ds。4. 根据权利要求3所述的薄板叠层孔的错孔量评价方法，其特征在于，内径千分尺（1) 为INSIZE系列。5. 根据权利要求4所述的薄板叠层孔的错孔量评价方法，其特征在于，内径千分尺（1) 上安装有垫片（2)和支撑垫片（2)的并抵靠在薄板叠层孔外表面上的支架（3)。6. 根据权利要求1所述的薄板叠层孔的错孔量评价方法，其特征在于，叠层孔为两层。7. 根据权利要求1所述的薄板叠层孔的错孔量评价方法，其特征在于，叠层孔为两层 以上。8. 根据权利要求1所述的薄板叠层孔的错孔量评价方法，其特征在于，指定方向为与 薄板叠层孔外表面平行的平面上的任意方向。9. 根据权利要求8所述的薄板叠层孔的错孔量评价方法，其特征在于，指定方向包括X 方向、Y方向。
【专利摘要】本发明提供了一种薄板叠层孔的错孔量评价方法，其包括步骤：步骤一，假设各叠层交界处的上下相邻两个叠层孔在指定方向上的直径相同；步骤二，测出各叠层交界处的上下相邻两个叠层孔中的一个叠层孔在指定方向上的孔径D；步骤三，测出上下相邻两个叠层孔在该叠层交界处的重叠部分在指定方向上的孔径Ds；以及步骤四，上下相邻两个叠层孔的错孔量为：δD＝D-Ds，以δD作为薄板叠层孔中各叠层交界处的上下相邻两个叠层孔的评价指标。在根据本发明的薄板叠层孔的错孔量评价方法中，以δD作为薄板叠层孔中各叠层交界处的上下相邻两个叠层孔的评价指标(即错孔量)，反映出了制孔质量，有利于改善装配精度。
【IPC分类】G01B5/00
【公开号】CN105180750
【申请号】CN201510737675
【发明人】陈恳, 黄诗剑, 高雨浩, 吴丹, 王国磊, 马信国, 南成根
【申请人】清华大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年11月3日