一种试验模型表面测压孔的加工方法与流程

本发明涉及流体力学试验，尤其是一种试验模型表面测压孔的加工方法。

背景技术：

1、物体表面的压强，通常也称作“压力”，压力测量是流体力学中经常开展的一类测量试验。通过测量物体表面的压力及其分布，可为其流体力学外形设计、结构设计提供数据支撑。小孔测压方法是测量物体表面压力常用的方法，其通过在物体表面沿法线方向开小孔，后端接测压管与压力测量装置，感测当地的压力。理论和实践表明，为了精确获得物体的表面压力，对测压孔主要有如下要求：①.直径d一般为0.5mm-2mm；②.深度h与直径d的比值大于2；③.轴线与物体表面垂直；④.孔内壁光滑，孔口无毛刺。其中，测压孔轴线与物体表面垂直尤为重要。在直角坐标系中，测压孔轴线的空间角度可通过其与z轴的夹角θ、其在oxy平面上的投影与x轴的夹角φ两个参数予以确定。

2、常见的水面、水下航行器多具有较强的三维几何特征，首部、尾部尤其明显。以现代船舶为例，其首部有球鼻艏，尾部有螺旋桨支撑结构，二者相对全船尺寸呈现小而尖的形态，而中部为较为肥大的平行中体，因此首、尾部线型的三维特征显著。在上述部位进行测压孔加工时，为确保测压孔轴线与表面垂直，通常需要采用可精确控制钻孔空间角度的多轴数控加工中心。

3、雷诺数(re)是开展流体力学试验的重要物理参数，

4、

5、式中，u为来流速度，l为试验模型特征长度，υ为流体的运动粘度。

6、目前，面向工程应用的流体力学试验逐渐向高re方向发展，而现有试验装置可采用的流体介质、可提供的试验流速有限。因此，在试验装置允许情况下，增加试验模型尺寸是普遍采用的方法。然而，在具有显著三维特征的大尺寸试验模型表面加工测压孔，需要采用在大型多轴数控加工中心上钻削的方法，由于大型多轴数控加工中心相对稀缺，导致加工成本十分昂贵。

7、综上可知，目前在大尺寸试验模型的三维曲面上加工测压孔，需要采用在大型多轴数控加工中心上钻削的方法，加工成本极高，加工方法尚有较大改进空间。

8、为此我们提出一种试验模型表面测压孔的加工方法。

技术实现思路

1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种试验模型表面测压孔的加工方法，额外引入相对试验模型而言尺寸较小的卡板工具，并在卡板上标记测压孔位置，采用小型多轴数控加工中心加工导向孔，最后依靠卡板实现大尺寸模型三维曲面上测压孔的低成本精确加工。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种试验模型表面测压孔的加工方法，包括如下步骤：

4、步骤一：制作卡板；

5、根据测压孔的位置及该位置处试验模型的型线制作卡板，并在试验模型上标记卡板安装位置，卡板内表面与试验模型外表面吻合；

6、步骤二：在卡板上标记测压孔位置；

7、在卡板内表面标记一个参考点a,并在试验模型的对应位置标记一个参考点b，测量测压孔相对参考点b的偏移距离△，基于参考点a按相同的偏移距离△在卡板内表面上做标记；

8、步骤三：在卡板上加工导向孔；

9、在卡板标记的测压孔位置处，采用小型多轴数控加工中心按照测压孔的空间角度在卡板上加工导向孔，导向孔连通卡板内表面与卡板外表面，导向孔的直径小于等于测压孔的直径；

10、步骤四：在试验模型上加工测压孔；

11、将卡板固定在试验模型的标记处，使导向孔的轴线与测压孔轴线重合，通过导向孔对钻头进行导向、定位，采用钻削工具，使钻削工具钻头穿过导向孔在试验模型上加工测压孔。

12、其进一步特征在于：

13、所述卡板外表面由卡板内表面的线型外扩获得。

14、所述卡板外表面和卡板内表面的间距为卡板的宽度，卡板的宽度大于卡板的厚度，卡板的厚度大于测压孔的直径。

15、所述卡板和试验模型通过胶水粘接。

16、本发明的有益效果如下：

17、本发明方法科学、合理，操作方便，不依赖较为稀缺的大型多轴数控加工中心，基于较为普遍应用的小型多轴数控加工中心等，实现大尺寸模型三维曲面上测压孔的低成本精确加工。

18、同时，本发明还具备如下优点：

19、(1)加工成本不随试验模型尺寸的增加而增加，试验模型尺寸越大，降本效果越好。

20、(2)对卡板材料、尺寸、加工方法、加工设备等无特殊要求，具体实施时的灵活性强。

技术特征：

1.一种试验模型表面测压孔的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种试验模型表面测压孔的加工方法，其特征在于：所述卡板外表面(702)由卡板内表面(701)的线型外扩获得。

3.如权利要求2所述的一种试验模型表面测压孔的加工方法，其特征在于：所述卡板外表面(702)和卡板内表面(701)的间距为卡板(7)的宽度，卡板(7)的宽度大于卡板(7)的厚度，卡板(7)的厚度大于测压孔(1)的直径。

4.如权利要求1所述的一种试验模型表面测压孔的加工方法，其特征在于：所述卡板(7)和试验模型(4)通过胶水粘接。

技术总结
本发明涉及一种试验模型表面测压孔的加工方法，包括如下步骤：步骤一：根据测压孔的位置及该位置处试验模型的型线制作卡板；步骤二：在卡板内表面标记一个参考点a,并在试验模型的对应位置标记一个参考点b，测量测压孔相对参考点b的偏移距离△，基于参考点a按相同的偏移距离△在卡板内表面上做标记；步骤三：在卡板标记的测压孔位置处，采用小型多轴数控加工中心按照测压孔的空间角度在卡板上加工导向孔；步骤四：将卡板固定在试验模型的标记处，采用钻削工具，使钻削工具钻头穿过导向孔在试验模型上加工测压孔。本发明基于小型多轴数控加工中心和钻削工具，实现大尺寸模型三维曲面上测压孔的低成本精确加工。

技术研发人员：孙海浪,潘子英,郑文涛,陈默,张璇,刘俊亮
受保护的技术使用者：中国船舶科学研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15