飞机零件孔位钻制的改进方法

飞机零件孔位钻制的改进方法

王帅骁

航空工业沈阳飞机工业（集团）有限公司制造数据中心辽宁沈阳110850

摘要：现阶段飞机零件的装配过程，以钻孔、铆接方式为主。本文通过对飞机零件钻孔方式的分析、研究，旨在提升飞机零件的钻孔技术，从而提高零件钻孔的精度与效率。

关键词：飞机零件，钻孔方式，缩放比原理，钻套

1引言

在飞机制造中的装配工作量占直接制造工作量的50％~70％，现代飞机的零件连接方法仍以铆钉连接为主，在重要接头处还会用螺栓连接。这种方法简便可靠，但是钻孔、铆接多是手工操作，虽然随着机电技术、控制技术、计算机等技术的发展，自动化钻铆技术替代传统人工钻铆技术已经成为一种趋势。

现阶段在飞机零件上的钻孔方式通常有以下三种：①数控机床按三维数据集直接钻孔。该方式仅适用于平板类零件，效率高、准确性好，但普适性差；②工人手工按尺寸划线钻孔。此种方法单凭工人手工操作，适用性强，但准确性低、效率差，现阶段该方式应用较为普遍；③依据钻孔样板和切钻样板钻孔。钻孔样板作为模线样板的一种，是零件加工和装配过程中用于专门钻制导孔的样板。钻孔样板外形及孔位是曲面展开后的形状反映，样板为平板状态；切钻样板则是依据实样或模胎制造，表示挤压型材及蒙皮类零件的外形及导孔信息的样板，可直接做成贴合零件的曲面状态。

综上所述，如何实现在提高零件钻孔准确性的同时，还提高钻孔的效率，是我们亟待解决的问题。

2样板在零件钻孔过程的应用现状

切钻样板的加工过程涉及模胎的设计制作、生产厂提供成型毛料、装配车间进行装配钻孔、样板厂利用成型毛料和带孔实样制造钻孔样板等一系列工序，工作周期长，加工过程繁琐，加工难度大。钻孔样板由样板厂自行制造，过程简单，加工周期短，加工难度小，随着MBD(ModelBasedDefinition)技术的深入，钻孔样板的设计和制造手段的到得改进，不仅提高了钻孔样板的制造进度，也扩大了钻孔样板的使用范围。

钻孔样板在零件装配的使用过程中采用外缘和筋条同时定位，将钻孔样板贴合在零件表面，用专用夹具加紧后进行钻孔。这种钻孔方式需将样板由平面状态弯曲成曲面状态，虽然贴合了零件表面，但在弯曲过程中由于应力集中原因，易使钻套松动、脱落，从而造成孔位误差。如何改变钻孔样板的制造方式以满足零件钻孔的使用要求，是目前阻碍零件钻孔精度、效率的一大难题。

3钻孔样板的技术改进方案与实施

3.1钻孔样板制造技术改进方案

从钻孔样板制造方式的角度出发，对钻套镶制的过程进行分析：钻孔样板孔位钻套的镶制采用手工砸入的方式，在钻套镶入后，会出现应力集中、膨胀变形等现象。为了消除此误差，目前采用增加“补加”的方法，消除误差变形，此方法工作量大而且不稳定。此外，在钻孔样板弯曲贴合零件使用的过程中，由于应力集中，常会伴随着钻套脱落的情况，极大的影响钻孔工作的顺利进行。现阶段，解决此问题的途径是样板返修、补镶钻套，但流程冗长，效率低下。综上所述，本项目以采用新的钻套镶嵌方式和钻套样式，来解决孔位偏差、钻套脱落的问题。

3.2钻孔样板制造技术改进方案的实施

3.2.1钻套镶嵌方式的改进

传统的嵌入式钻套（图1）是采用过盈配合的原理，手工镶嵌至样板中，样板与钻套相互挤压形成应力，并以此力固定。如果样板为细长状态且钻套数量多时，样板由于钻套的挤压撑力作用叠加，易产生不可忽略的形变，导致外缘及孔位不准确。

图2试验用钻孔样板示意图

根据数学原理，在其他条件一定的情况下，仅以钻套数量为变量，样板增加长度为因变量，通过简单方程计算便可得出每个钻套所造成的型变量X≈0.015mm。由此，我们有理由根据缩放比原理，在钻孔样板的设计过程中消除应力误差。

4结束语

飞机零件上孔的钻制精度直接影响到装配的精度与效率，是保证飞机质量的重要因素之一。本项目得出的钻孔样板的缩放比系数，减少了钻孔样板因钻套误差而无法验证合格出厂的问题，大大节约了钢板的使用量和工人的工时；新型钻套样式，在保证孔位精度的前提下，大大提高了安装后钻套的强度，安装方便快捷，并且能够重复使用。大大提高了安装后钻套的强度，安装方便快捷，并且能够重复使用。