[發明專利]高速锪窩鉆定深限位套裝置及其磨損量預測方法

在審

• 申請號: 202111481480.4
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114178588A
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 秦劍;李國其;曹洋;寧雪梅
• 申請（專利權）人: 貴州全豐明劍科技有限公司;貴州大學;曹洋;寧雪梅
• 主分類號: B23B49/00
• 分類號: B23B49/00;B23B47/18
• 代理公司: 深圳至誠化育知識產權代理事務所(普通合伙) 44728
• 代理人: 劉英

本發明提供高速锪窩鉆定深限位套裝置及其磨損量預測方法，涉及表面磨損領域。該：高速锪窩鉆定深限位套裝置的磨損量預測方法，包括磨損模型建立，選用Archard模型，并進行變化形式；建立有限元模型，對磨損部件建模，并導入數學模型；正交實驗，進行有限元仿真實驗，獲得數據；神經網絡預測，建立SVM網絡模型，并通過PSO優化。通過PSO–SVM、SVM、BP神經網絡預測模型對比分析，PSO–SVM神經網絡預測值與真實值曲線的吻合度最好，為高精度機械加工提供保障。

技術領域

本發明涉及表面磨損技術領域，具體為高速锪窩鉆定深限位套裝置及其磨損量預測方法。

背景技術

機械連接是飛機制造及裝配過程中主要的連接方法，機械連接工藝在很大程度上對飛機的生產質量、生產成本、生產周期起著決定性的作用。飛機上的蒙皮、壁板、邊梁等各個部位都是通過機械連接的方式連接在一起的。通常，一架大型飛機上大約有150萬-200萬個連接孔。據統計，飛機機體疲勞損壞75％來自于機械連接部位，其中80％疲勞破壞裂紋產生在連接孔的位置。而在飛機機械連接方法中，鉚接被大量用于除油箱以外的飛機各結構部件之間。因此，在機械連接過程中存在大量鉚接孔的制作工作，研究飛機鉚接孔的制造工藝技術對提高飛機結構鉚接質量及飛機壽命顯得尤為重要。而锪窩作為鉚接前的準備工作，锪窩鉚接不需要改變原有鉚接工藝，只需要控制鉚釘與孔之間的空隙，就可提高鉚接部位的密閉性減少應力集中。锪窩孔的锪窩深度、表面粗糙度、形位公差等對鉚接質量有著極大的影響。其中锪窩深度可直接影響鉚釘鉚接的使用效果，同時锪窩深度也是強度評估的重要指標。盡管市場上已經有了成熟的锪窩深度測量裝置，如Origin公司的激光測量系統、Trulok公司的SR9系列產品，但是這些測量裝置多用于锪窩后的質量檢測，且操作繁瑣價格較貴。對于锪窩過程中锪窩深度的把控目前多數企業還依靠人工經驗、锪窩限位裝置等方法，而對不同锪窩深度的锪孔制作有時還需更換锪窩鉆頭或锪窩限位裝置，導致零件返工率高、生產周期長、效率低、成本高。傳統的锪窩裝置不具備定深、限位功能，已無法滿足高質量大規模生產。因此設計了一種全新的高速锪窩鉆定深限位套裝置，相對于傳統锪窩裝置，該裝置將定深、限位功能集于一身，且結構簡單、安全可靠，可實現锪窩孔的高質量大規模的生產。

表面磨損是導致機械零部件失效的主要因素之一，70％-80％的機械部件失效都是由各種各樣的磨損引起的，磨損失效會導致大量的材料浪費，可能引發嚴重的事故，造成巨大的經濟損失。配合間隙、加工誤差、裝配誤差等因素會使運動副之間產生間隙，導致運動副各部件之間產生碰撞、沖擊、摩擦，引起各部件之間速度波動，引發機械振動，從而加速運動副磨損進程。周仲榮等的研究表明，運動副之間的接觸載荷、摩擦系數、相對滑動距離等因素都對運動副的磨損有著很大的影響。在高速锪窩鉆定深限位套裝置中，齒形限位螺母圈和端面套筒間接觸表面是該裝置的重要工作表面，兩者表面間的磨損會引起該運動副間隙變大，影響锪窩孔的表面質量、加工精度、形位公差等，導致鉚接質量下降，對飛機最終的生產質量有著巨大影響。因此，對齒形限位螺母圈和端面套筒接觸表面間的磨損研究需更深一步，如果采用實驗的方法來研究磨損及磨損量預測，需要耗費大量人力物力，時間周期長，不利于磨損的研究。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了高速锪窩鉆定深限位套裝置及其磨損量預測方法，解決了齒形限位螺母圈和端面套筒接觸表面間的磨損預測困難的問題。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：高速锪窩鉆定深限位套裝置的磨損量預測方法，包括以下內容：

步驟一、磨損模型建立：選用Archard模型，且一般公式如下：

式(1)中，dV為指定時間內接觸表面的磨損體積；F為接觸表面間的法向載荷；K為材料磨損系數；dL為兩接觸表面之間的相對滑動距離；H為兩接觸表面中較軟材料的材料硬度；

dV和dF可以用以下式表示：