复杂曲面手工精确锪窝方法研究

葛晓东

【摘要】在产品表面制孔锪窝是产品装配环节的典型工艺，传统产品表面平缓光滑、产品曲率变化小、设计指标要求低，使用传统方法基本能满足产品设计要求，随着设计技术的不断发展、产品种类的不断增多，产品外形产生较大变化，现有的手工锪窝方法已不能满足设计要求，亟需对原有锪窝方法进行优化改进。

【关键词】深度 锪窝 方法 缺陷

定位、制孔、鍃窝、紧固件安装、测量是产品装配的核心工艺，其施工质量直接影响了产品性能及寿命，对使用安全起着至关重要的作用。为保证产品气动外形要求，产品外表面均采用埋头紧固件。传统产品为保证气动外缘容差要求，其紧固件齐平度公差要求为±0.2mm，随着产品功能的不断拓展及产品性能的不断提升，为满足使用要求，其紧固件齐平度公差要求为0~0.05mm，整体指标要求提升3~4倍，其加工难度系数呈指数增长趋势，提升约8~16倍。在产品制造过程中，常使用风钻、锪窝钻配合锪窝套进行紧固件孔锪窝，锪窝套既起到锪窝限位作用，又起到保证锪窝垂直度作用。但现有手工锪窝工具己无法满足锪窝精度指标要求，亟需对现有鍃窝方法进行改进。

现有手工锪窝是使用手工风钻配合锪窝限位器、鍃窝钻进行紧固件锪窝工作，锪窝限位器通过与产品多点接触，保证锪窝垂直度，同时锪窝限位器通过进给方向的限制，保证锪窝深度。锪窝钻刀具上设置前引导、通过前引导装置保证窝与紧固件孔同轴度。锪窝前需先在平板试验件上进行试窝，通过试窝及使用紧固件、窝量规进行窝径窝深检查，根据检查结果调整锪窝套，最终实现锪窝深度满足要求。

随着产品结构设计的多样化发展及产品设计指标的不断提升，现有锪窝工具越来越难以满足手工锪窝的精度要求，锪窝质量及锪窝效率严重影响了产品生产研制需求，尤其是产品外表曲率复杂、曲率变化大部位，在现场实际锪窝过程中需不断反复调整锪窝套，平均每制一个窝需调整一次，严重影响了现场的装配效率、锪窝故障率高，同时仍难以满足实际需求。通过对锪窝机理的研究分析发规，锪窝质量的保证主要从三个方面入手：(1)保证锪窝的垂直度:通过保证锪窝垂直度避免锪窝角度偏移进而产生紧固件安装后产生单面间隙的故障。(2)保证锪窝的深度，通过控制锪窝的深度保证锪窝后紧固件的齐平度满足公差要求。(3)保证锪窝的同轴度，通过保证锪窝与紧固件孔的同轴度，最终保证紧固件安装后齐平度满足要求。现有工具的锪窝质量保证原理为：1.锪窝套为桶型结构，常用锪窝套桶型结构直径约为30mm,通过锪窝套端部圆形区域与产品线接触保证锪窝套轴线与产品接触面垂直，进而保证锪窝垂直度。2.以锪窝套桶型结构与品接触平面为基准，通过锪窝限位器在进给方向的限位，控制锪窝深度。因此传铣锪窝工具存在以下问题:传统锪窝套结构与产品表面接触面积较大，使用传统锪窝方法存在以下两点问题：（1)在试板上完成试窝后，在复杂曲率处不能准确控制锪窝深度；(2)产品外表曲率变化较大，由于传统锪窝套结构与产品表面接触面积较大，锪窝深度受产品外表曲率变化影响较大，需反复试锪窝，且难以保证锪窝深度:

目前尚无针对产品外表复杂曲面紧固件孔手工精确锪窝的方法，为满足产品研制需求，急需一种可靠、精确的产品外表复杂曲面手工精明锪窝的方法。

本次研究的目的是提供一种紧固件孔手工精确锪窝的工具及方法、特别是产品复杂曲率结构处的紧固件孔手工精确锪窝。

为达到以上目的，通过研究采取以下技术方案子以实现:

一种紧固件孔手工精确锪窝的方法使用特制锪窝钻及辅助工艺装备配合锪窝套实现。辅助工艺装备包含转接套及制孔钻模。下面以制6mm锪窝理论窝径为例详述本次研究具体内容，其余窝径锪窝与制6mm 理论窝径方法相同，辅助工艺装备转接套，制孔钻模及垂直钻套尺寸与制孔窝径尺寸进行适应性匹配。将特制锪窝钻通过螺纹安装于锪窝套上，同时将转接套通过螺纹安装于锪窝套上，转接套外径与钻模或垂直钻套内径匹配。通过钻模与垂直钻套保证锪窝垂直度，通过锪窝套进行锪窝限位。通过转接套将原锪窝套与产品表面直接接触改为转接套与产品表面直接接触，通过缩减转接套外径减少锪窝工具与产品表面接触面积，精确控制锪窝深度。具体方法如下：

1.转接套、特制锪窝钻设计(以6mm理论离径为例)

1)基于现有锪窝限位器、钻模板结构及尺寸设计转接套:

2)基于现有钻模板厚度尺寸、锦窝限位器螺纹尺寸，结合实际工况设计特制锪窝钻:

2.试窝

1)将特制锪窝钻与锪窝限位器通过安装螺纹连接:+2) 将转接套通过外螺纹与锪窝限位器内螺纹连接;

3)在试刀台上进行试窝，通过转接套限位装置与钻模板上钻模孔确定孔位及孔轴向位置(试刀台上钻模与产品用钻模一致);

4)通过不断调整锪窝限位器，直至锪窝合格。

3.制窝

1)将试完窝的特制锪窝钻、转接套在产品上钻模板安装孔上进行安装，安装方法与试窝时一致，即通过转接套限位装置确定孔轴向位置(试刀台上钻模与产品用钻模一致)。

2)按照常规锪窝操作进行制窝。

本次改进的改进点及改进机理如下:

(1)锪窝深度的精确控制:传统的锪窝方法锪窝深度是以锪窝钻套桶型结构与产品接触面为基准，通过进给方向的限位装置实现铭窝深度控制，在复杂曲面应用时由于接触面积过大,受产品曲率影响，实际接触平面与锪离平面不重合，且产生较大偏差。通过最大限度的减少锪窝钻套桶型结构与产品接触面，保证实际接触平面与锪窝平面重合，因此引入锪窝转接器结构，通过转接器桶型结构平面与产品接触，减少接触面积。同时通过改进锪窝刀具，减少锪窝刀具直径，进一步降低锪窝转接器直径。

(2)锪窝垂直度控制：通过配套钻模及垂直钻套保证锪窝的垂直度。通过钻模底孔与锪窝转接器配套设计，实现通过钻模保证锪窝垂直度。同时通过钻模、制孔刀具、制孔垂直钻套、锪窝转接器、锪窝刀具的配套设计，实现工艺参数的标准化。同时可将锪窝刀具、制孔刀具进行一体化设计，通过锪窝转接器及钻模实现一次进给完成制孔锪窝，能极大的提高工作效率。

(3)锪窝同轴度控制:通过钻模或锪窝钻前引导，保证窝与紧固件孔的同轴度。

总结:

本次完成了一种复杂曲面精确手工锪窝技术研究，紧固件孔手工精确锪窝的方法使用特制锪窝钻及辅助工艺装备配合锪窝套实现。辅助工艺装备包含转接套及制孔钻模。通过6mm 锪窝理论窝径为例详细叙述了本次研究的内容，其余窝径锪窝与制 6mm理论窝径方法相同，辅助工艺装备转接套、制孔钻模及垂直钻套尺寸与制孔窝径尺寸进行适应性匹配。将特制锪窝钻通过螺纹安装于锪窝套上，同时将转接套通过螺纹安装于锪窝套上，转接套外径与钻模或垂直钻套内径匹配。通过钻模与垂直钻套保证锪窝垂直度，通过锪窝套进行锪窝限位。通过转接套将原锪窝套与产品表面直接接触改为转接套与产品表面直接接触，通过缩减转接套

外径减少锪窝工具与产品表面接触面积，精确控制锪窝深度。

通过本次研究，能实现在复杂曲面上的手工精确锪窝，锪窝方法适用于曲率变化大，曲率半径小的锪窝产品结构，是自动制孔锪窝方法的有效补充，能有效满足新结构产品的生产需求，最大限度的保证了产品质量。同时新的锪窝方法避免了不同曲率上产品锪窝时反复试窝问题，产品锪窝效率有了较大提升，极大的缩短了产品的生产周期。最后新方法的使用有效保证了在复杂曲面锪窝的质量稳定性，减少了锪窝故障的发生，提高了质量稳定性。