CN114713872B - 一种蜂窝夹芯组件钻孔损伤抑制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种蜂窝夹芯组件钻孔损伤抑制方法，涉及机械加工领域；所述蜂窝夹芯组件钻孔损伤抑制方法，包括以下步骤：预设蜂窝夹芯组件的待制孔位置；基于所述待制孔位置，对不同的相对位置t下所有蜂窝芯进行制孔，获取蜂窝芯节点损伤数最小的相对位置tmin；其中相对位置是指制孔位置和蜂窝芯节点的相对位置；以所述相对位置tmin为参考，制造获得蜂窝芯；基于所述蜂窝芯，制造获得蜂窝夹芯组件；对所述蜂窝夹芯组件进行制孔加工。所述蜂窝夹芯组件钻孔损伤抑制方法旨在解决在制孔的同时，减少对蜂窝芯格节点的损伤。
Description
技术领域
本申请涉及机械加工领域，尤其涉及一种蜂窝夹芯组件钻孔损伤抑制方法。
背景技术
蜂窝夹芯组件具有密度低、特定方向承力性能佳等优点，因此被广泛应用于飞机蒙皮、发动机短舱等部位。在某些应用场景下，需要在蜂窝夹芯组件的面板上进行钻孔。
如何钻孔的同时，避免钻伤蜂窝芯格节点，成为亟需解决的问题。
发明内容
本申请的主要目的是提供一种蜂窝夹芯组件钻孔损伤抑制方法，旨在解决在制孔的同时，减少对蜂窝芯格节点的损伤。
为解决上述技术问题，本申请提供的技术方案是：一种蜂窝夹芯组件钻孔损伤抑制方法，包括以下步骤：
预设蜂窝夹芯组件的待制孔位置；
基于所述待制孔位置，对不同的相对位置t下所有蜂窝芯进行制孔，获取蜂窝芯节点损伤数最小的相对位置tmin；其中相对位置是指制孔位置和蜂窝芯节点的相对位置；
以所述相对位置tmin为参考，制造获得蜂窝芯；
基于所述蜂窝芯，制造获得蜂窝夹芯组件；
对所述蜂窝夹芯组件进行制孔加工。
作为本申请的一些可选实施方式，所述基于所述待制孔位置，对不同的相对位置t下所有蜂窝芯进行制孔，获取蜂窝芯节点损伤数最小的相对位置tmin的步骤，包括：
基于所述待制孔位置，选取待制孔位置与蜂窝芯节点不同的相对位置t所有蜂窝芯进行制孔，并记录所述蜂窝芯不同的相对位置t下蜂窝芯特征点位置，以及蜂窝芯条带方向；
对不同的相对位置t下所有的蜂窝芯进行制孔；
分别记录在不同的相对位置t下，制孔位置对蜂窝芯节点的损伤数，获取蜂窝芯节点损伤数最小的相对位置tmin。
作为本申请的一些可选实施方式，所述蜂窝芯特征点位置通过零件基准点进行确定，即记录所述蜂窝芯特征点位置与所述零件基准点的相对位置S。
作为本申请的一些可选实施方式，所述相对位置S为一个蜂窝芯格。
作为本申请的一些可选实施方式，所述蜂窝芯条带方向通过零件基准方向确定，即记录所述蜂窝芯条带方向与所述零件基准方向的角度θ。
作为本申请的一些可选实施方式，所述角度θ为0°～180°。
作为本申请的一些可选实施方式，所述以所述相对位置tmin为参考，制造获得蜂窝芯的步骤，包括：
以所述相对位置tmin下蜂窝芯的蜂窝芯特征点位置和蜂窝芯条带方向作为参考，制造获得蜂窝芯。
作为本申请的一些可选实施方式，所述基于所述蜂窝芯，制造获得蜂窝夹芯组件的步骤，包括：
将所述蜂窝芯的蜂窝芯特征点与面板、背板进行胶接，制造获得蜂窝夹芯组件。
作为本申请的一些可选实施方式，所述对所述蜂窝夹芯组件进行制孔加工的步骤，包括：
按照预设的制孔位置，对所述蜂窝夹芯组件进行制孔加工。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种蜂窝夹芯组件，包括面板、蜂窝芯和背板；所述蜂窝夹芯组件基于上述方法制造而得。
相较于现有技术，本申请通过在制造蜂窝夹芯组件之前，先利用模拟实验并通过计算后，选取损伤数最少的相对位置，并基于所述相对位置对蜂窝芯以及蜂窝芯组件进行制造；制造完成后，基于预设的制孔位置对其进行制孔，从而有效减少了制孔对节点的损伤。
附图说明
图1为本发明所述方法的具体流程图；
图2为本发明所述蜂窝夹芯组件的示意图；
图3为本发明所述蜂窝芯节点损伤的示意图；
图4为本申请所述蜂窝芯不同的相对位置示意图；
其中，1为面板，2为蜂窝芯，3为背板，4为蜂窝芯特征点，5为零件基准点，6为蜂窝芯条带方向，7为零件基准方向，8为钻头，9为蜂窝芯节点。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
现代飞机复合材料用量日益增长，其中蜂窝夹芯组件密度低、特定方向承力性能佳，被广泛应用于飞机蒙皮、发动机短舱等部位。蜂窝夹芯组件具体为面板-蜂窝芯-背板三层夹芯结构，面板和背板可以是碳纤维、铝合金等材料，蜂窝芯可以是纸蜂窝、铝蜂窝、钛蜂窝等。在某些设计条件下，需在面板上进行钻孔。特别是在发动机短舱领域，为实现降噪，蜂窝夹芯组件的面板上需加工数十万级小直径群孔。
在进行群孔加工时，钻头需钻穿面板形成穿孔板，存在钻伤蜂窝芯格节点的可能。蜂窝芯节点的大量损伤会严重影响零件强度，难以满足使用要求。同时，节点损伤会导致组件的共振消声特性发生变化，影响降噪性能。
现有的技术手段主要通过在钻孔设备上增加定深装置来控制钻孔深度，避免钻伤蜂窝芯节点。但由于钻头通常存在钻尖，为保证钻穿面板，即使是定深制孔，钻尖仍会对蜂窝芯节点造成一定损伤。此外，增加额外定深装置通常成本较高，系统复杂，大大增加了蜂窝夹芯组件的制孔成本。
针对上述情况，本申请研究了一种蜂窝夹芯组件钻孔损伤抑制方法，旨在解决在制孔的同时，减少对蜂窝芯格节点的损伤。
本申请实施例的主要解决方案是：如图1所示，一种蜂窝夹芯组件钻孔损伤抑制方法，包括以下步骤：
预设蜂窝夹芯组件的待制孔位置；
基于所述待制孔位置，对不同的相对位置t下所有蜂窝芯进行制孔，获取蜂窝芯节点损伤数最小的相对位置tmin；其中相对位置是指制孔位置和蜂窝芯节点的相对位置；
以所述相对位置tmin为参考，制造获得蜂窝芯；
基于所述蜂窝芯，制造获得蜂窝夹芯组件；
对所述蜂窝夹芯组件进行制孔加工。
如图2所示，所述蜂窝夹芯组件包括：面板1、蜂窝芯2和背板3。在制孔时，一般只能看到面板1，而看不到蜂窝芯2，因此现有技术方法中很容易在制孔时对蜂窝芯的节点造成损伤，如图3所示，图3中：标号8表示为钻头，标号9表示为蜂窝芯节点，可以看出，在制孔时，钻头极有可能会对蜂窝芯造成损伤，从而影响了其性能。因此，本申请在实现上述蜂窝夹芯组件钻孔损伤抑制方法时，对蜂窝芯的相对位置进行了随机模拟，需要注意的是，这里所说的不同的相对位置t并不是只有一种状态，而是N种，如t1、t2、t3、t4、......tN。因此对应的模拟制孔实验也需重复N次，从而在N次重复实验中选取损伤数最小的相对位置tmin，并作为参考，指导后续制造工艺；这里的N不做特别要求，N的大小取决于计算能力，N越大则计算结果越精确，如N＝1000。并在制造完成后，基于最初预设的制孔位置对所制造的蜂窝夹芯组件进行制孔，有效减少了制孔对蜂窝芯节点的损伤。
作为本申请的一些可选实施方式，所述基于所述待制孔位置，对不同的相对位置t下所有蜂窝芯进行制孔，获取蜂窝芯节点损伤数最小的相对位置tmin的步骤，包括：
基于所述待制孔位置，选取待制孔位置与蜂窝芯节点不同的相对位置t所有蜂窝芯进行制孔，并记录所述蜂窝芯随机相对位置t下蜂窝芯特征点位置，以及蜂窝芯条带方向；
对不同的相对位置t下所有的蜂窝芯进行制孔；
分别记录在不同的相对位置t下，制孔位置对蜂窝芯节点的损伤数，获取蜂窝芯节点损伤数最小的相对位置tmin。
可以看出，本申请预先记录了各随机状态下蜂窝芯特征点位置以及蜂窝芯条带方向，以便选取制孔损伤数最少的状态tmin后，能依据该状态下蜂窝芯特征点位置以及蜂窝芯条带方向，制造出一模一样的蜂窝芯，从而在后续实际制孔时能够有限减少对蜂窝芯节点的损伤。
作为本申请的一些可选实施方式，所述蜂窝芯特征点4位置通过零件基准点5进行确定，即记录所述蜂窝芯特征点4位置与所述零件基准点5的相对位置S；优选地，所述相对位置S为一个蜂窝芯格。作为本申请的另一些可选实施方式，所述蜂窝芯条带方向6通过零件基准方向7确定，即记录所述蜂窝芯条带方向6与所述零件基准方向7的角度θ；优选地，所述角度θ为0°～180°。本申请所述蜂窝芯不同的相对位置示意图如图4所示，本申请通过对蜂窝芯特征点4位置和蜂窝芯条带方向6进行明确定义，能够大大提高后续制造的成功率。
本申请在模拟了N次制孔实验后，选取了损伤数最小的相对位置tmin作为制造蜂窝芯的相对位置基础，从而在后续制造完成进行制孔时，有效减少了钻头对蜂窝芯节点的损伤。作为本申请的一些可选实施方式，所述以所述相对位置tmin为参考，制造获得蜂窝芯的步骤，包括：
以所述相对位置tmin下蜂窝芯的蜂窝芯特征点位置和蜂窝芯条带方向作为参考，制造获得蜂窝芯。
为保证最终所制造的蜂窝芯与所述相对位置tmin的蜂窝芯的重现性，作为本申请的一些可选实施方式，所述基于所述蜂窝芯，制造获得蜂窝夹芯组件的步骤，包括：将所述蜂窝芯的蜂窝芯特征点与面板、背板进行胶接，制造获得蜂窝夹芯组件。
为保证制孔时尽可能了减少对蜂窝芯节点的损伤，作为本申请的一些可选实施方式，所述对所述蜂窝夹芯组件进行制孔加工的步骤，包括：按照预设的制孔位置，对所述蜂窝夹芯组件进行制孔加工。举例说明，如设计要求，需在蜂窝夹芯组件的面板上均匀阵列排布直径1mm的360个小孔，横向间距为4mm，纵向间距为2mm；那么一开始预设的制孔位置和最后制造完成后的制孔加工都是在蜂窝夹芯组件的面板上均匀阵列排布直径1mm的360个小孔，横向间距为4mm，纵向间距为2mm。
上述方法可以通过编程方法实现，如使用MATLAB编写了计算程序。在本申请所述方法的一些实施例中，假设N＝1000，则1000次计算中平均节点损伤率为4.78％，最大节点损伤率为8.61％，而在相对位置tmin下，节点损伤率为0。因此按本申请所述方法能显著降低损伤率。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种蜂窝夹芯组件，包括面板、蜂窝芯和背板；所述蜂窝夹芯组件基于上述方法制造而得。所述蜂窝夹芯组件通过了预先模拟N次制孔实验，进而选取对蜂窝芯节点损伤最少的蜂窝芯相对位置tmin，再制造出与相对位置tmin相同的蜂窝芯及蜂窝夹芯组件用于制孔加工，能够保证所述蜂窝芯的强度以及降噪性能，可以更好的将其应用于发动机短舱等领域。
以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种蜂窝夹芯组件钻孔损伤抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：
预设蜂窝夹芯组件的待制孔位置；
基于所述待制孔位置，对不同的相对位置t下所有蜂窝芯进行制孔，并获取蜂窝芯节点损伤数最小的相对位置tmin；其中相对位置是指制孔位置和蜂窝芯节点的相对位置；
以所述相对位置tmin为参考，制造获得蜂窝芯；
基于所述蜂窝芯，制造获得蜂窝夹芯组件；
对所述蜂窝夹芯组件进行制孔加工。
2.根据权利要求1所述蜂窝夹芯组件钻孔损伤抑制方法，其特征在于，所述基于所述待制孔位置，对不同的相对位置t下所有蜂窝芯进行制孔，获取蜂窝芯节点损伤数最小的相对位置tmin的步骤，包括：
基于所述待制孔位置，选取不同的相对位置t下所有蜂窝芯进行制孔，并记录所述蜂窝芯在不同的相对位置t下的蜂窝芯特征点位置，以及蜂窝芯条带方向；
对不同的相对位置t下所有的蜂窝芯进行制孔；
分别记录在不同的相对位置t下，制孔位置对蜂窝芯节点的损伤数，获取蜂窝芯节点损伤数最小的相对位置tmin。
3.根据权利要求2所述蜂窝夹芯组件钻孔损伤抑制方法，其特征在于，所述蜂窝芯特征点位置通过零件基准点进行确定，即记录所述蜂窝芯特征点位置与所述零件基准点的相对位置S。
4.根据权利要求3所述蜂窝夹芯组件钻孔损伤抑制方法，其特征在于，所述相对位置S为一个蜂窝芯格。
5.根据权利要求2所述蜂窝夹芯组件钻孔损伤抑制方法，其特征在于，所述蜂窝芯条带方向通过零件基准方向确定，即记录所述蜂窝芯条带方向与所述零件基准方向的角度θ。
6.根据权利要求5所述蜂窝夹芯组件钻孔损伤抑制方法，其特征在于，所述角度θ为0°～180°。
7.根据权利要求1所述蜂窝夹芯组件钻孔损伤抑制方法，其特征在于，所述以所述相对位置tmin为参考，制造获得蜂窝芯的步骤，包括：
以所述相对位置tmin下蜂窝芯的蜂窝芯特征点位置和蜂窝芯条带方向作为参考，制造获得蜂窝芯。
8.根据权利要求1所述蜂窝夹芯组件钻孔损伤抑制方法，其特征在于，所述基于所述蜂窝芯，制造获得蜂窝夹芯组件的步骤，包括：
将所述蜂窝芯的蜂窝芯特征点与面板、背板进行胶接，制造获得蜂窝夹芯组件。
9.根据权利要求1所述蜂窝夹芯组件钻孔损伤抑制方法，其特征在于，所述对所述蜂窝夹芯组件进行制孔加工的步骤，包括：
按照预设的制孔位置，对所述蜂窝夹芯组件进行制孔加工。
10.一种蜂窝夹芯组件，其特征在于，包括面板、蜂窝芯和背板；所述蜂窝夹芯组件基于权利要求1-9任一项所述方法制造而得。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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