董輝躍， 唐小波， 何鳳濤， 劉順濤

1.浙江大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院， 浙江省先進(jìn)制造技術(shù)重點(diǎn)研究實驗室， 杭州 310027

2.成都飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)(有限)責(zé)任公司， 成都 610091

橢圓窩自動化加工技術(shù)

董輝躍1,*， 唐小波1， 何鳳濤2， 劉順濤2

1.浙江大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院， 浙江省先進(jìn)制造技術(shù)重點(diǎn)研究實驗室， 杭州 310027

2.成都飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)(有限)責(zé)任公司， 成都 610091

為解決橢圓窩自動化加工的工藝難題，提高整體式機(jī)翼裝配的可靠性，在深入分析橢圓窩形狀特點(diǎn)和加工原理的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出了橢圓窩擺動中心公式，確定了锪窩刀具與擺動中心的相對位置關(guān)系。根據(jù)橢圓窩成形原理，提出了橢圓窩執(zhí)行器各部件相對角度偏差要求并進(jìn)行了標(biāo)定。利用標(biāo)定過的橢圓窩執(zhí)行器對橢圓窩窩形參數(shù)的理論計算結(jié)果進(jìn)行試驗驗證和調(diào)整，得出了窩形偏差的基本形式和調(diào)整方法。使用調(diào)整后的參數(shù)在鋁合金材料上加工NAS6型橢圓窩，制出的橢圓窩長短徑長度誤差在0.05 mm以內(nèi)，橢圓螺母與工件表面的高度偏差在0.02 mm以內(nèi)，窩形滿足機(jī)翼裝配要求，實現(xiàn)了橢圓窩的自動化加工。

橢圓窩； 擺動中心； 終端執(zhí)行器； 精度標(biāo)定； 窩形調(diào)整

孔加工在飛機(jī)裝配中尤為重要，不僅工作量大，而且孔的質(zhì)量和精度會對飛機(jī)的疲勞壽命產(chǎn)生巨大影響[1-5]。多功能末端執(zhí)行器配以工業(yè)機(jī)器人，能高效率、高質(zhì)量得完成鉆孔、锪窩、鉸孔甚至鉚接等多種工作[6-7]。如美國EI公司與波音公司聯(lián)合推出的ONCE機(jī)器人自動化鉆削執(zhí)行器，成功實現(xiàn)了波音F/A-18E/F飛機(jī)后緣襟翼的鉆孔和锪窩[8]；瑞典Novator公司推出的螺旋銑執(zhí)行器，很好得解決了碳纖維疊層材料加工中的孔徑偏差問題[9]；英國Airbus公司設(shè)計的雙機(jī)器人協(xié)同鉆鉚系統(tǒng)，使飛機(jī)部件的自動化鉆鉚成為可能[10]。 但這些執(zhí)行器都是通過主軸的單向進(jìn)給完成螺栓孔或鉚釘孔的加工，加工原理簡單，加工出的窩形為圓錐形，對于有特殊窩形要求的連接孔加工無能為力。隨著現(xiàn)代軍用飛機(jī)設(shè)計水平的不斷提升以及對飛機(jī)性能的不斷追求，廣泛采用整體式機(jī)翼。這種機(jī)翼由整體壁板(包括上壁板和下壁板)和內(nèi)部骨架組成。裝配時，先采用緊固件將下壁板與內(nèi)部骨架連接在一起，然后將上壁板蓋在內(nèi)部骨架上，上壁板、內(nèi)部骨架和下壁板會形成一個封閉的狹小空間，無法按照常規(guī)方法擰緊上壁板與骨架的連接螺母，需要借助一種橢圓頭無耳托板螺母進(jìn)行單側(cè)固定。因此，在上壁板與骨架裝配前，需要在機(jī)翼內(nèi)部骨架上預(yù)先加工出端面類似橢圓形狀的窩(簡稱橢圓窩)，將橢圓頭無耳托板螺母安裝于橢圓窩內(nèi)，用專用拉緊工具拉緊，然后將螺栓穿過上壁板的螺栓孔，擰入無耳托板螺母內(nèi)，從而實現(xiàn)上壁板與骨架的連接。橢圓窩傳統(tǒng)加工方法是采用一種手工加工工具，依靠工人的技術(shù)水平來控制窩形和窩深，不僅加工步驟繁瑣，效率低，而且加工質(zhì)量和加工精度難以保證一致，降低了整體式機(jī)翼裝配的可靠性。本文基于KUKA機(jī)器人自動化制孔平臺，利用自行研制的橢圓窩專用鉆锪執(zhí)行器，實現(xiàn)了橢圓窩的自動化加工。

1 橢圓窩基本理論

1.1 加工需求

如圖1所示，將橢圓螺母放入帶橢圓窩的孔內(nèi)后，在專用拉緊工具的作用下會在機(jī)翼骨架內(nèi)側(cè)形成徑向鼓包，使螺母在承受外載時不發(fā)生軸向串動。與此同時，為使螺母不發(fā)生周向轉(zhuǎn)動，將橢圓窩的端面制成類橢圓形，如圖2所示。分別沿類橢圓形的長徑和短徑方向?qū)⑵淦书_，其長徑長度為A，短徑長度為B，通孔直徑為D，長徑剖面窩角為76°，窩深為N，短徑剖面窩角為60°，窩深為H(N>H)。

圖1 橢圓螺母的緊固方式Fig.1 Fastening method of oval nut

圖2 橢圓窩的幾何形狀Fig.2 Geometrical shape of oval hole

實際加工中對橢圓窩的外形參數(shù)和尺寸誤差有一定的要求。表1為橢圓窩的標(biāo)準(zhǔn)外形參數(shù)，實際加工中其長短徑長度誤差需控制在0.05 mm以內(nèi)，在不考慮設(shè)備定位誤差和產(chǎn)品加工裝配誤差情況下，其窩深偏差需控制在0.02 mm以內(nèi)，以滿足整體式機(jī)翼裝配的要求。

1.2 加工原理

傳統(tǒng)的螺栓孔或鉚釘孔，窩面是圓錐面，因此加工方法簡單，采用鉆锪一體式刀具，一次進(jìn)給就可完成鉆孔和锪窩[11-13]。但橢圓窩的端面形狀是類橢圓形，鉆孔和锪窩必須分開進(jìn)行，通常是先加工底孔，再用橢圓窩锪窩刀具進(jìn)行锪窩。刀具的外形和幾何尺寸如圖3所示。

表1 橢圓窩的標(biāo)準(zhǔn)外形參數(shù)Table 1 Standard shape parameters of oval hole

锪橢圓窩時，主軸不僅需要進(jìn)給，還需要繞固定點(diǎn)左右擺動。橢圓窩锪窩刀具的錐角是60°，與橢圓窩短徑剖面的窩角相同，因此锪橢圓窩時，主軸先進(jìn)給到進(jìn)刀終點(diǎn)位置，加工出短徑窩面，再繞著擺動中心(即圖4中點(diǎn)O)左右擺動φ=8°，完成整個窩面的加工。

圖3 橢圓窩锪窩刀具Fig.3 Oval hole countersink

圖4 橢圓窩加工原理Fig.4 Processing principle of oval hole

1.3 加工模型

為實現(xiàn)無耳托板螺母與橢圓窩的正確配合，必須使橢圓窩的外形符合相應(yīng)的尺寸要求。從零件加工的角度上來看，若加工時锪刀的進(jìn)刀終點(diǎn)位置和主軸的擺動角度φ一定，則锪刀與擺動中心的相對位置是決定橢圓窩外形的唯一因素。如圖5所示，C1、C2、C3和C4為锪刀刀頭輪廓，若繞著主軸軸線(O1O2)上不同的點(diǎn)沿同一方向擺動同一角度，會得到不同的切削軌跡，這些切削軌跡雖然相互平行，但軸向切削深度不同，加工出的橢圓窩在各個方向上的徑向尺寸和窩深均不一樣。因此為加工出準(zhǔn)確的橢圓窩外形，必須確定锪刀與擺動中心的相對位置關(guān)系。

圖5 锪刀擺動規(guī)律Fig.5 Swing law of countersink

理論狀態(tài)下，當(dāng)主軸處于進(jìn)刀終點(diǎn)位置時，锪刀刀頭直徑為B的截面恰好與工件表面重合，且锪刀的軸線方向與主軸軸線方向平行，擺動中心也位于主軸軸線上，因此可用擺動中心與锪刀刀頭直徑為B的截面的軸向距離k來定量描述锪刀與擺動中心的相對位置關(guān)系。只要求出k值，就能計算出實際加工中锪刀的安裝長度和主軸的進(jìn)刀終點(diǎn)位置，從而控制刀具的切削軌跡，獲得準(zhǔn)確的橢圓窩外形。

圖6 橢圓窩擺動中心數(shù)學(xué)模型Fig.6 Mathematic model of swing center of oval hole

另外，由于

(1)

容易解得

(2)

(3)

將P5、P6和P7這三點(diǎn)的坐標(biāo)代入共線方程：

(4)

令E=sinφ，Q=1-cosφ，可解得橢圓窩擺動中心公式為

(5)

E、Q都是已知量，h、d可由A、B來表示，因此，k是A、B的二元函數(shù)。本文研究的兩種橢圓窩的k值分別為2.45 mm和4.37 mm，均為正值，說明主軸擺動加工時擺動中心位于工件表面以下。

2 橢圓窩執(zhí)行器

2.1 工作原理

如圖7所示，橢圓窩執(zhí)行器工作時使用兩個伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，伺服電機(jī)1帶動絲杠螺母副實現(xiàn)主軸的進(jìn)給運(yùn)動，伺服電機(jī)2帶動齒輪齒條實現(xiàn)主軸的左右擺動。進(jìn)給過程中，主軸部件與弧形導(dǎo)軌通過上下托板固連在一起，沿著直線導(dǎo)軌整體移動。擺動過程中，弧形導(dǎo)軌固定不動，主軸部件與下托板一起沿著弧形導(dǎo)軌左右擺動。所以，在擺動锪窩過程中，擺動中心是一個定點(diǎn)，為了調(diào)整锪刀與擺動中心的相對位置，只能改變锪刀的安裝長度。

圖7 橢圓窩執(zhí)行器結(jié)構(gòu)Fig.7 Structure of oval hole end-effector

2.2 標(biāo)定原理

由于橢圓窩加工過程中，主軸沿著直線導(dǎo)軌進(jìn)給，沿著弧形導(dǎo)軌擺動，因此導(dǎo)軌與導(dǎo)軌之間，主軸與導(dǎo)軌之間的相對角度偏差直接影響橢圓窩的加工精度。此外，加工時壓腳緊貼工件表面，主軸軸線與壓腳平面的垂直度直接影響孔的法向精度[14]。理論狀態(tài)下，直線導(dǎo)軌，弧形導(dǎo)軌與主軸軸線均相互平行，主軸軸線與壓腳平面垂直，但實際狀態(tài)并非如此。由于執(zhí)行器的裝配誤差，各部件存在相對角度偏差，若偏差過大極易導(dǎo)致橢圓窩在窩深和窩形上滿足不了精度要求。因此，需要借助外部測量設(shè)備，對整個橢圓窩執(zhí)行器進(jìn)行標(biāo)定，將加工系統(tǒng)誤差降低到允許的范圍以內(nèi)。本文采用Leica AT901型激光跟蹤儀對橢圓窩執(zhí)行器進(jìn)行標(biāo)定[15-16]。

為制定科學(xué)的標(biāo)定準(zhǔn)則，需要研究橢圓窩執(zhí)行器各部件相對角度偏差與橢圓窩窩形偏差的關(guān)系。如圖8(a)所示，以壓腳平面為基準(zhǔn)，建立局部坐標(biāo)系，其他所有部件與壓腳平面的相對角度偏差均可由α、β和γ這3個角度來描述。其中，β角反映了部件繞壓腳平面法線方向旋轉(zhuǎn)的程度，在加工中并不影響窩深和窩形的對稱性，只影響橢圓窩長徑的周向位置，可通過調(diào)整機(jī)器人加工姿態(tài)進(jìn)行補(bǔ)償。γ角的旋轉(zhuǎn)方向與主軸理論擺動方向一致，直線導(dǎo)軌和主軸軸線的γ角均可通過調(diào)整主軸擺動零位的方法來消除，而弧形導(dǎo)軌的γ角不影響橢圓窩的加工精度。所以，實際加工中只需考慮α角對橢圓窩加工精度的影響，分別用α1、α2和α3來表示主軸軸線、直線導(dǎo)軌和弧形導(dǎo)軌的α角。參看圖8(b)，α0是主軸實際軸線(OM)與理論運(yùn)動方向(O′M′)的夾角，當(dāng)主軸進(jìn)給加工時，α0=α1±α2，當(dāng)主軸擺動加工時，α0=α1±α3，兩角度方向相同時取正，相反時取負(fù)。偏差角α0會在橢圓窩窩深方向產(chǎn)生深度偏差δ，由圖中幾何關(guān)系可知：

δ=Dsinα0

(6)

圖8 橢圓窩執(zhí)行器系統(tǒng)誤差分析Fig.8 System error analysis of oval hole end-effector

為了滿足加工要求，必須將δ控制在適當(dāng)?shù)姆秶詢?nèi)，一般情況下δ≤0.02 mm，橢圓窩的最大通孔直徑D=11.81 mm，因此，為了使標(biāo)定后的橢圓窩執(zhí)行器適合所有類型的橢圓窩加工，α0max=arc[sin(δmax/Dmax)]=0.097°。由于α1、α2和α3方向一致，滿足疊加原理，所以α1、α2和α3均應(yīng)小于0.5α0max≈0.05°。

利用激光跟蹤儀測出的面面或線面夾角θ為空間夾角，α、β和γ是θ在壓腳局部坐標(biāo)系各平面上的投影角。根據(jù)兩直線空間夾角與其投影角關(guān)系的判定定理[17]可知，若θ≤0.05°<90°，則α、β和γ均<θ≤0.05°。所以，可以規(guī)定橢圓窩執(zhí)行器各部件相對角度偏差θ≤0.05°。本文使用的橢圓窩執(zhí)行器各部件相對角度偏差標(biāo)定結(jié)果如表2所示。

表2 橢圓窩執(zhí)行器標(biāo)定結(jié)果Table 2 Calibration results of oval hole end-effector

在橢圓窩執(zhí)行器各部件相對角度偏差達(dá)到要求后，還需利用激光跟蹤儀測量擺動中心與主軸端面和壓腳平面的距離，用于窩形參數(shù)的計算。先測出主軸的擺動弧線，擬合出擺動中心，再使用標(biāo)定過程中測得的平面法線和平面點(diǎn)坐標(biāo)，計算出擺動中心到兩個平面的距離。文中的橢圓窩執(zhí)行器，當(dāng)主軸處于進(jìn)給零位且壓腳處于縮回狀態(tài)時，擺動中心與主軸端面的距離L1=122.468 mm，擺動中心與壓腳平面的距離L2=55.831 mm。

3 橢圓窩窩形參數(shù)計算和調(diào)整

3.1 锪刀安裝長度和進(jìn)刀終點(diǎn)位置計算

圖9 橢圓窩窩形參數(shù)計算示意圖Fig.9 Sketch map for calculating shape parameters of oval hole

锪刀的安裝長度決定了锪刀與擺動中心的相對位置，從而影響橢圓窩的外形。進(jìn)刀終點(diǎn)位置影響短徑窩面的窩形和整個橢圓窩的窩深。當(dāng)主軸同時處于進(jìn)給零位和擺動零位時，擺動中心與主軸端面和壓腳平面的距離分別為L1和L2，如圖9所示，L為锪刀安裝長度(锪刀刀柄與主軸端面的貼合面與锪刀刀尖平面的軸向距離)，L′為進(jìn)刀

終點(diǎn)位置，k為主軸擺動加工時擺動中心與工件表面(即刀頭直徑為B的截面)的軸向距離，可通過式(5)計算，kd為锪刀刀頭直徑為B的截面與刀尖平面的軸向距離。當(dāng)0kd時，擺動中心處于不同的軸向位置，容易求得锪刀理論安裝長度計算公式為

L=L1+kd-k

(7)

主軸理論進(jìn)刀終點(diǎn)位置計算公式為

L′=L2+k

(8)

3.2 橢圓窩窩形參數(shù)的調(diào)整方法

橢圓窩的窩形參數(shù)為：锪刀安裝長度L，進(jìn)刀終點(diǎn)位置L′和主軸擺動角度φ。但由于加工系統(tǒng)的裝配誤差，刀具的安裝誤差以及理論數(shù)據(jù)的獲取和計算誤差等，按照理論方法推導(dǎo)出的橢圓窩窩形參數(shù)往往不是最終的窩形參數(shù)，加工出的橢圓窩在外形上還存在一定的偏差，因此，需要對橢圓窩窩形參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。如圖10所示，可將加工出的橢圓窩沿相鄰的短徑和長徑剖開，根據(jù)橢圓窩長短徑輪廓與標(biāo)準(zhǔn)螺母對應(yīng)輪廓的偏差情況，調(diào)整橢圓窩窩形參數(shù)。

圖10 橢圓窩實物剖面圖Fig.10 Physical profile of oval hole

圖11 橢圓窩窩形偏差形式Fig.11 Shape deviation forms of oval hole

在橢圓窩锪窩過程中，主軸首先進(jìn)給到進(jìn)刀終點(diǎn)位置L′，加工出橢圓窩短徑窩面，若L′偏小，則會出現(xiàn)如圖11(a)所示的窩形，短徑窩面窩深太淺，標(biāo)準(zhǔn)螺母的短徑端(N21N22)無法完全放入窩內(nèi)，這就需要適當(dāng)增大L′的值，改變主軸的擺動零位，反之亦然。若主軸已經(jīng)調(diào)整到正確的擺動零位，但擺動加工后長徑窩面輪廓線(M21M22)與對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)螺母輪廓線(M23M24)不平行，如圖11(b)所示，說明加工時主軸的擺角φ不正確，需要根據(jù)兩輪廓線夾角的大小和方向微調(diào)加工擺角，直到兩輪廓線平行為止。另一種情況是擺動加工后，長徑窩面輪廓線(M31M32)與對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)螺母輪廓線(M33M34)存在平行間隙，如圖11(c)所示，這時需要根據(jù)間隙方向，重新調(diào)整锪刀安裝長度L，改變锪刀與擺動中心的相對位置，需要注意的是，只有調(diào)整好L′后才能調(diào)整L，且L的調(diào)整量要補(bǔ)償?shù)竭M(jìn)刀終點(diǎn)位置L′上來，保證L+L′=L1+L2+kd+Δ=定值，其中，Δ為L′的調(diào)整量，以確保短徑窩面加工時锪刀的正確軸向位置。

不同型號的橢圓窩，按照理論窩形參數(shù)進(jìn)行加工，窩形偏差的情況各不相同，但始終是這3種偏差的組合。經(jīng)過制孔試驗和參數(shù)調(diào)整，最終確定的橢圓窩實際窩形參數(shù)如表3所示。

表3 橢圓窩實際窩形參數(shù)Table 3 Practical shape parameters of oval hole

4 鋁合金制孔試驗及結(jié)果分析

本文使用標(biāo)定好的橢圓窩執(zhí)行器，在KUKA機(jī)器人自動化制孔平臺上對NAS6型橢圓窩進(jìn)行了制孔試驗，如圖12所示。試驗材料為鋁合金，試驗參數(shù)如下：锪刀安裝長度L=124.70 mm，主軸進(jìn)刀終點(diǎn)位置L′=61.19 mm，主軸擺動角度φ=8°，主軸轉(zhuǎn)速n=5 000 r/min ，主軸進(jìn)給速度f=0.2 mm/s，主軸擺動角速度ω=0.53 (°)/s。加工前，橢圓窩執(zhí)行器端部的4個位移傳感器獲取壓腳平面與工件表面的距離數(shù)據(jù)，利用迭代法矢修正法，保證主軸軸線方向垂直于待加工工件表面[13]。鉆通孔后，手動換刀進(jìn)行橢圓窩的加工，該過程中機(jī)器人保持不動，壓腳始終緊貼工件表面，機(jī)器人加工系統(tǒng)的二次定位誤差對橢圓窩加工精度的影響可忽略不計。此外，橢圓窩執(zhí)行器單側(cè)受力，這對加工系統(tǒng)的剛度提出了更高的要求。將機(jī)器人的加工姿態(tài)調(diào)整到懸掛姿態(tài)，同時適當(dāng)增大壓腳壓力，有利于增強(qiáng)整個加工系統(tǒng)的剛度，從而降低加工過程中的振動，提高橢圓窩的表面加工質(zhì)量[18-19]。

圖12 橢圓窩制孔平臺Fig.12 Platform for drilling oval hole

利用三坐標(biāo)測量儀對橢圓窩長短徑長度A、B以及橢圓螺母端面與工件表面的高度偏差Δh進(jìn)行測量[20]，如圖13(a)所示。

圖13 橢圓窩精度測量Fig.13 Measurement of precision of oval hole

為提高測量精度，可預(yù)先對測點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記。如圖13(b)所示，在測量橢圓窩長短徑長度時，橢圓窩短徑測點(diǎn)可通過橢圓窩窩面內(nèi)輪廓拐點(diǎn)標(biāo)記出，橢圓窩長徑測點(diǎn)可通過橢圓窩短徑測點(diǎn)以及長短徑位置關(guān)系標(biāo)記出，所有測點(diǎn)均位于橢圓窩外輪廓線上。為保證測量精度，對長短徑長度進(jìn)行反復(fù)測量，取測量得到的最大徑向長度為橢圓窩的長徑長度A，取測量得到的最小徑向長度為橢圓窩的短徑長度B。如圖13(c)所示，在測量標(biāo)準(zhǔn)橢圓螺母與工件表面的高度偏差時，螺母與工件表面需各標(biāo)記出5個測點(diǎn)，工件表面上的測點(diǎn)用于擬合基準(zhǔn)平面，螺母上的測點(diǎn)用于計算高度偏差Δh1～Δh5，Δh為高度偏差的平均值。測量結(jié)果如表4所示。

將測量結(jié)果與表1中的橢圓窩標(biāo)準(zhǔn)外形參數(shù)進(jìn)行對比可知，加工出的橢圓窩長短徑長度誤差在0.05 mm以內(nèi)，橢圓螺母端面與工件表面的高度偏差在0.02 mm以內(nèi)。

表4 NAS6型橢圓窩測量結(jié)果Table 4 Measurement results for NAS6 oval hole

5 結(jié) 論

1) 推導(dǎo)出了橢圓窩擺動中心公式，結(jié)合橢圓窩的外形參數(shù)A和B，計算出了擺動中心與锪刀基準(zhǔn)面的理論距離，從而確定了擺動中心的理論位置和锪窩刀具的理論安裝長度。

2) 分析了橢圓窩執(zhí)行器主軸、導(dǎo)軌和壓腳的相對角度偏差對橢圓窩加工精度的影響，提出了相應(yīng)的標(biāo)定準(zhǔn)則。

3) 指出了實際加工中橢圓螺母與橢圓窩的配合偏差形式和形成原因，并給出了調(diào)整方法。

4) 加工出的橢圓窩長短徑長度誤差在0.05 mm以內(nèi)，橢圓螺母端面與工件表面的高度偏差在0.02 mm以內(nèi)，窩形滿足整體式機(jī)翼裝配要求，實現(xiàn)了橢圓窩的自動化加工。

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董輝躍男， 博士， 研究員。主要研究方向： 飛機(jī)數(shù)字化裝配。

Tel.: 0571-87953942

E-mail: donghuiyue@zju.edu.cn

唐小波男， 碩士研究生。主要研究方向： 飛機(jī)數(shù)字化裝配。

E-mail: txbzju@sina.com

何鳳濤男， 高級工程師。主要研究方向： 飛機(jī)制造工藝及裝配技術(shù)。

E-mail: hftty2006@163.com

劉順濤男， 高級工程師。主要研究方向： 飛機(jī)制造工藝及裝配技術(shù)。

E-mail: liushuntao@tsinghua.org.cn

*Correspondingauthor.Tel.：0571-87953942E-mail:donghuiyue@zju.edu.cn

Automaticdrillingtechnologyofovalhole

DONGHuiyue1,*,TANGXiaobo1,HEFengtao2,LIUShuntao2

1.KeyLaboratoryofAdvancedManufacturingTechnologyofZhejiangProvince,CollegeofMechanicalEngineering,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China2.ChengduAircraftIndustryGroupCo.,Ltd.,Chengdu610091,China

Inordertosolvetheautomaticdrillingtechniqueproblemfortheovalholeandenhancethereliabilityoftheintegratedwingassembly,onthebasisofdeeplyanalyzingtheshapefeatureandprocessingprincipleofovalhole,theformulaofswingcenterisdeducedtodeterminetherelativepositionbetweenthecountersinkandswingcenter.Accordingtotheformingprincipleofovalhole,somerequirementsabouttherelativeangulardeviationoftheend-effectorcomponentsareputforwardandthecalibrationtaskisconducted.Thetheoreticalcomputingresultsoftheshapeparametersofovalholeareverifiedandadjustedbyexperimentsusingthecalibratedend-effector.Thebasicformsoftheshapedeviationandtherelatedadjustingmethodsaresummarized.TheadjustedparametersareusedtodrillNAS6ovalholeonaluminum.Theresultshadtheprecisionof0.05mmonthelongandshortdiameters,0.02mmontheheightdeviationbetweenthenutandthework-piecewhichsatisfiedtheaircraftwingassemblyrequirements.Theautomaticdrillingofovalholeisrealized.

ovalhole;swingcenter;end-effector;precisioncalibration;shapeadjustment

2016-01-13；Revised2016-01-31；Accepted2016-03-13；Publishedonline2016-04-121458

URL：www.cnki.net/kcms/detail/11.1929.V.20160412.1458.004.html

NationalNaturalScienceFoundationofChina(51575479)

2016-01-13；退修日期2016-01-31；錄用日期2016-03-13； < class="emphasis_bold">網(wǎng)絡(luò)出版時間

時間：2016-04-121458

www.cnki.net/kcms/detail/11.1929.V.20160412.1458.004.html

國家自然科學(xué)基金 (51575479)

*

.Tel.：0571-87953942E-maildonghuiyue@zju.edu.cn

董輝躍， 唐小波， 何鳳濤， 等． 橢圓窩自動化加工技術(shù)J． 航空學(xué)報,2016,37(11):3554-3562.DONGHY,TANGXB,HEFT,etal.AutomaticdrillingtechnologyofovalholeJ.ActaAeronauticaetAstronauticaSinica,2016,37(11):3554-3562.

http://hkxb.buaa.edu.cnhkxb@buaa.edu.cn

10.7527/S1000-6893.2016.0081

V262.4

A

1000-6893(2016)11-3554-09