一种用于曲面类表面自动钻锪的锪窝深度控制方法与流程

本发明涉及飞机装配自动制孔技术领域，具体为一种用于曲面类表面自动钻锪的锪窝深度控制方法。

背景技术：

为避免飞机装配制孔过程中出现铆钉、螺钉突出飞机蒙皮或凹陷到蒙皮以下，损失飞机的疲劳强度，影响飞机寿命以及隐身性能，需要对锪窝深度的精准控制。随着自动化装配技术的快速发展，采用在五坐标或机器人自动化设备末端连接终端执行器的自动制孔系统得到了广泛的研究与应用。

飞机装配自动制孔时，锪窝深度的控制是一项关系产品装配质量的关键技术，目前主要采用压脚和进给轴独立运动的机械结构，通过在压脚与执行器底座间安装绝对光栅实时测量压脚相对执行器底座的位移，以便实时调整，控制锪窝深度。

现有锪窝深度控制技术设置了固定的锪窝深度进给量(即设计窝深)，但未考虑表面曲率变化下压脚接触面与实际制孔位置之间存在的位移差，在曲面曲率变化较大的位置，由于钉帽和压脚的影响，按固定锪窝深度制孔进给会导致实际锪窝深度与理论值要求不一致。

技术实现要素：

为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种用于曲面类表面自动钻锪的锪窝深度控制方法，解决了曲面曲率的影响导致理论窝深与实际窝深不一致的问题，形成了基于实际进给量的异常孔位过滤策略，可根据实际锪窝深度进给量进行孔位可制造性评价以及异常孔位过滤，提高制孔质量及其自动化水平，能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于曲面类表面自动钻锪的锪窝深度控制方法，包括如下步骤：

步骤100、提取孔位参数及型面参数：根据孔位信息、铆钉参数提取制孔加工几何参数、型面参数，根据制孔执行机构获取压脚几何参数。

步骤200、构造位置平面：沿制孔方向以及压脚接触圆半径、钉帽平面圆半径分别构造压脚位置平面和钉帽位置平面；

步骤300、计算各孔位处实际的进给调整量：由孔心坐标、制孔方向以及构造的压脚位置平面、钉帽位置平面，分别计算构造的位置平面到孔位所在平面的距离，进一步计算进给调整量。

步骤400、计算锪窝深度实际进给量，将所述进给调整量补偿到给定进给量中获得实际进给量。

步骤500、过滤异常孔位。

优选地，步骤100中所述几何参数、型面参数包括：各孔位的孔心坐标、孔位所在型面，以及制孔的方向、孔径、孔深、窝深和钉帽半径。

优选地，所述步骤200还包括：

将构造的位置平面从产品的型面远端逐步靠近产品的型面，以确定压脚位置平面、钉帽位置平面的实际位置。

优选地，所述步骤200中压脚位置平面和钉帽位置平面的构造还包括：

根据当前孔位的孔心坐标、制孔方向，以及压脚半径、钉帽半径分别构造压脚圆形曲线和钉帽圆形曲线；

规定沿制孔方向指向为下方，将构造的压脚圆形曲线从适当位置沿制孔方向从上往下运动，直到压脚圆形曲线与型面相切，在切点位置构造压脚位置平面；

规定沿制孔方向指向为下方，将构造的钉帽圆形曲线从适当位置沿制孔方向从上往下运动，直到钉帽圆形曲线与型面相切，在切点位置构造钉帽位置平面。

优选地，所述步骤300还包括：规定构造的位置平面在孔位所在平面上方时，所述距离计算结果为正，构造的位置平面在孔位所在平面下方时，所述距离计算结果为负。

优选地，所述步骤500还包括：

对进给调整量或实际进给量超过工艺限定的自动制孔孔位进行滤孔以及标记操作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明主要应用于在曲面上自动制孔时，由于曲面曲率的影响导致理论窝深与实际窝深不一致的问题，同时也可根据实际锪窝深度进给量进行异常孔位过滤，提高制孔质量及其自动化水平。

本发明解决了因产品型面问题造成的飞机疲劳强度损失、隐身性能下降等问题，具有广泛的应用前景。

采用本发明的锪窝深度计算方法可填补现有自动制孔工艺的空白，能够大大提高制孔质量及其自动化水平，避免因为窝深与理论深度不一致造成铆钉、螺钉突出飞机蒙皮或凹陷到蒙皮以下，损失飞机的疲劳强度，影响飞机寿命以及隐身性能，具有可观的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本发明压脚位置平面、钉帽位置平面同在孔位所在平面上方示意图；

图2为本发明压脚位置平面、钉帽位置平面同在孔位所在平面下方示意图；

图3为本发明压脚位置平面、钉帽位置平面位于孔位所在平面两侧示意图；

图4为本发明压脚位置平面、钉帽位置平面位于孔位所在平面两侧示意图；

图5为本发明计算方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图5所示，本发明提供了一种用于曲面类表面自动钻锪的锪窝深度控制方法，其主要包括提取孔位参数及型面参数、构造位置平面、计算各孔位处实际的进给调整量、计算锪窝深度实际进给量以及过滤异常孔位等五个步骤，其主要思想是：综合考虑产品型面几何与压脚几何、钉套几何的位置关系，结合自动制孔点位对应产品表面的曲率变化，自动计算制孔过程中压脚位置与型面制孔表面的位置偏差、钉帽位置与型面制孔表面的位置偏差，将上述偏差量累计补偿到自动制孔锪窝深度进给量中，实现了对锪窝深度的精确控制。基于该实际进给量，结合工艺要求与设备结构，进行孔位可制造性评价，过滤进给量异常的孔位，提高制孔自动化水平。

具体步骤如下：

步骤100、提取孔位参数及型面参数：

根据选取给定蒙皮的自动制孔几何信息以及实际压脚、铆钉参数，提取孔位相关几何参数；

孔位相关几何参数包括但不限于：各孔位的孔心坐标、孔位所在型面，以及制孔的方向、孔径、孔深、窝深和钉帽半径。

步骤200、构造位置平面：

在本实施方式中，构件的位置平面包括压脚位置平面和钉帽位置平面，以下分别对这两个位置平面的构造方式进行说明：

压脚位置平面的构造：

根据当前孔位的孔心坐标、制孔方向，以及压脚半径r1、钉帽半径r2分别构造压脚圆形曲线和钉帽圆形曲线；

将构造的圆形曲线从产品的型面远端逐步靠近产品的型面，以确定压脚位置平面、钉帽位置平面的实际位置，具体的，可以规定沿制孔方向指向为下方，将构造的压脚圆形曲线从适当位置沿制孔方向从上往下运动，直到压脚圆形曲线与型面相切，在切点位置构造压脚位置平面(即为实际位置)；

钉帽位置平面：

与压脚位置平面的构造过程相同。

步骤300、计算各孔位处实际的进给调整量：

由于压脚位置平面、钉帽位置平面与孔位所在平面存在上下之分，如图1所示，压脚位置平面、钉帽位置平面同在孔位所在平面上方，如图2所示，压脚位置平面、钉帽平面同在孔位所在平面下方，如图3、图4所示，压脚位置平面、钉帽平面分别为压脚位置平面、钉帽平面位于孔位所在平面两侧的示意图。

由孔心坐标、制孔方向以及构造的压脚位置平面、钉帽位置平面，分别计算构造的位置平面到孔位所在平面的距离，进一步计算进给调整量d。

规定构造的位置平面在孔位所在平面上方时，距离的计算结果为正。

构造平面在孔位所在平面下方时，距离的计算结果为负。

如图1所示，由压脚位置平面到孔位所在平面的距离为d1，由钉帽平面到孔位所在平面的距离为d2，则d1<0，d2<0；

同理可得图2中所示d1>0，d2>0；

图3中所示d1<0，d2>0；

图4中所示d1>0，d2<0。

步骤400、计算锪窝深度实际进给量：

根据设计给定的理论进给量h，结合计算所得进给调整量d，计算实际进给量h2，h2＝h+d＝h+d1-d2。

将该计算式代入图2、图3、图4验证，实际进给量的取值均符合上述结论。

步骤500、过滤异常孔位：

对进给调整量或实际进给量超过工艺限定的自动制孔孔位进行滤孔以及标记操作。

本发明主要提出了基于制孔几何信息的曲面制孔锪窝深度的计算方法，主要应用于在曲面上自动制孔时，解决由于曲面曲率的影响导致理论窝深与实际窝深不一致的问题；解决因产品型面问题造成的飞机疲劳强度损失、隐身性能下降等问题，具有广泛的应用前景。

本发明还提出了基于实际进给量的异常孔位过滤策略，可根据实际锪窝深度进给量进行异常孔位过滤，提高制孔质量及其自动化水平。

采用该锪窝深度计算方法可填补现有自动制孔工艺的空白，能够大大提高制孔质量及其自动化水平，避免因为窝深与理论深度不一致造成铆钉、螺钉突出飞机蒙皮或凹陷到蒙皮以下，损失飞机的疲劳强度，影响飞机寿命以及隐身性能，具有可观的经济效益和社会效益。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。