CN116796576B - 一种群孔加工工艺规划方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于航空航天制造领域，具体涉及一种群孔加工工艺规划方法，本发明以单次制孔操作加工的全部孔为一组，将每组待加工孔的孔位，以制孔执行器孔加工方向为投影方向，投影在垂直于制孔执行器孔加工方向的平面S，将制孔执行器上各个单孔加工功能的中心点投影在平面S，计算平面内每组待加工孔位投影点与制孔执行器上对应孔加工功能中心投影点的距离，以每组距离为优化对象，实现每组孔较优的制孔执行器孔加工位置和姿态的规划。本发明将单次制孔操作加工孔的孔位偏差和孔法矢偏差最小问题转化为平面内距离最小问题，将空间规划问题简化为平面规划问题，增加了规划可行性，降低了孔位和法矢双约束规划的复杂度，提高了制孔工艺规划效率。
Description
技术领域
本发明属于航空航天制造领域，具体涉及一种群孔加工工艺规划方法。
背景技术
群孔是指局部或者全局具有规律地、分布在平面或者曲面上的特定孔径的一组孔，群孔结构广泛应用于家居、汽车、船舶、粒子物理实验设备、航空航天器等产品上，主要功能有装饰、过滤、消声降噪、改善气动性能等。目前针对零件群孔结构的制造工艺，较为成熟的主要有：钻孔、冲床制孔、激光制孔、高压水流制孔、电火花脉冲制孔、超声振动制孔等。
民用航空发动机为改善气动性能和降低噪声，设计了利用亥姆霍兹（Helmholtz）共振原理消音的声衬结构，声衬结构由穿孔面板、共振腔以及刚性背板三部分构成。其中穿孔面板的制造需要在声衬面板上制备大量直径仅为1mm左右的小孔，孔间距一般在2mm左右，孔数达到数十万级，每个孔单独加工效率非常低，为保证生产制造效率通常需要批量加工。航空航天器具有群孔结构的零部件，例如民用航空发动机的声衬结构等，群孔普遍位于零部件内外部的曲面上，孔法矢为曲面在孔心位置的法向量，曲面曲率的变化导致孔法矢方向不一致，法矢变化不规律，群孔批量加工工艺规划需要同时考虑所有孔的孔位偏差和孔法矢偏差，规划过程十分复杂，规划效率极低。
发明内容
针对群孔加工工艺规划同时考虑孔位偏差和孔法矢偏差，规划过程复杂效率低的问题，本发明提出了一种群孔加工工艺规划方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种群孔加工工艺规划方法，包括如下步骤：
步骤一，将待加工孔进行分组，以制孔执行器单次制孔操作加工的孔分为一组，每组孔分别进行制孔执行器孔加工位置和姿态的规划；
步骤二，将待加工孔的孔位、制孔执行器上各个单孔加工功能的中心点，以制孔执行器孔加工方向为投影方向，投影在垂直于制孔执行器孔加工方向的平面S上；
步骤三，计算平面S内每组待加工孔孔位投影点与制孔执行器上对应单孔加工功能中心投影点的距离，通过距离进行制孔执行器孔加工位置和姿态规划；
步骤四，采用分步迭代优化方法规划制孔执行器孔加工位置和姿态，以每组孔中，各个孔位投影点与制孔执行器上各对应单孔加工功能中心投影点距离的标准差最小为约束条件，优化制孔执行器孔加工矢量方向；以孔位投影点与制孔执行器上各对应单孔加工功能中心投影点的距离平方和最小为约束条件，规划制孔执行器孔加工位置；
步骤五，采用优化算法规划方法进行制孔执行器孔加工位置和姿态规划，以距离的平方和最小为目标，以孔制造公差和制孔设备行程空间作为制孔执行器孔加工位置和姿态的边界条件，通过优化方法实现每组孔的制孔执行器孔加工位置和姿态的规划。
进一步地，所述制孔执行器为具有多个单孔加工功能或者多个具备单孔加工功能的器件，制孔执行器单次制孔操作可加工多个孔。
进一步地，所述孔加工矢量中的矢量方向包括沿孔加工方向矢量和垂直孔加工方向矢量/>。
进一步地，分步迭代优化方法具体包括如下步骤：
步骤1，计算单次制孔操作加工的待加工孔的轴线矢量平均值，以平均值作为制孔执行器沿孔加工方向的矢量初始值；
步骤2，基于已有的制孔执行器沿孔加工方向的矢量，以每组孔中，各个孔位投影点与制孔执行器上各对应单孔加工功能中心投影点距离的标准差最小为约束条件，优化垂直孔加工方向的矢量/>；
步骤3，基于已经优化得到的垂直孔加工方向矢量，以每组孔中，各个孔位投影点与制孔执行器上各对应单孔加工功能中心投影点距离的标准差最小为约束条件，优化制孔执行器沿孔加工方向的矢量/>；
步骤4，基于已经优化得到的孔加工姿态矩阵，以孔位投影点与制孔执行器上各对应单孔加工功能中心投影点的距离平方和最小为约束条件，优化制孔执行器的孔加工位置；
重复步骤2~步骤4，距离的标准差和平方和不再减小，停止迭代，此时制孔执行器孔加工位置和姿态满足孔制造公差要求，则完成规划；否则，转至下一步骤优化算法规划方法。
进一步地，所述优化算法规划方法为：首先构建投影平面S，沿制孔执行器孔加工方向，以距离制孔执行器端面L（L>0）的平面为投影平面；其次构建与投影平面相关的坐标系UCS (x,y,z,α,β,γ)，坐标原点为制孔执行器孔加工功能中心在投影平面S内的投影，坐标系Z轴为制孔执行器孔加工方向矢量，即坐标系Z轴垂直于投影平面，x,y,z,α,β,γ是UCS(x,y,z,α,β,γ)在世界坐标系中的位姿参数，其中，x,y,z是UCS (x,y,z,α,β,γ)位于投影平面内的坐标原点在世界坐标系中的坐标值，α,β,γ分别为UCS(x,y,z,α,β,γ)相对世界坐标系Z轴、X轴、Y轴的旋转角度；孔位投影点与制孔执行器上对应单孔加工功能中心点投影点的距离平方和L为参数x,y,z,α,β,γ的函数F(x,y,z,α,β,γ)，制孔执行器孔加工位置点和孔加工姿态矩阵为坐标系UCS(x,y,z,α,β,γ)中的已知量，采用数值求解方法或者遗传算法求解min(F(x,y,z,α,β,γ))得到x,y,z,α,β,γ，即可得到制孔执行器孔加工位置点和姿态矩阵；若该孔加工位置点和姿态矩阵满足孔位公差、孔法矢公差要求，则以此作为制孔执行器孔加工位置和姿态，否则当前加工设备条件无法满足孔加工要求。
再进一步地，所述优化算法规划方法具体实施过程为：需要制孔的零件和制孔执行器所在世界坐标系为，与制孔执行器固联的刀具坐标系为/>，以平行于制孔执行器孔加工装置或功能的轴线方向为刀具坐标系/>的Z轴，以制孔执行器单孔加工装置端面为刀具坐标系/>的XY平面，制孔执行器孔加工进给方向为制孔执行器孔加工装置或功能的轴线方向，制孔执行器孔加工位置点/>和孔加工方向矢量/>为刀具坐标系/>中的已知量；
世界坐标系中任意点在刀具坐标系中表示为/>，从世界坐标系到刀具坐标系的变换矩阵为/>，即
变换矩阵为
其中x,y,z,α,β,γ是表示变换矩阵的6个独立参数，x,y,z是刀具坐标系的坐标原点在世界坐标系/>中的坐标值，α,β,γ是刀具坐标系/>相对世界坐标系/>坐标轴Z轴、X轴、Y轴的旋转角度，变换矩阵/>能够表示世界坐标系/>在刀具坐标系为/>中的位姿；
零件上任意已知孔位在世界坐标系中为，在刀具坐标系中表示为/>，即
孔位在刀具坐标系/>的XY平面内的投影点为/>，正交投影变换矩阵为，
即，
其中，
是独立参数x,y,z,α,β,γ表示的矩阵；
制孔执行器单次制孔操作加工的一组孔的孔位为（i=1~n），在刀具坐标系的投影点为/>（i=1~n）；在刀具坐标系/>的XY平面内，孔位投影点与制孔执行器上各个对应单孔加工功能中心点投影点/>（i=1~n）的距离平方和L为独立参数x,y,z,α,β,γ的函数，即
通过数值方法或者遗传算法求解取函数取最小值时x,y,z,α,β,γ的取值，得到/>和/>，此时/>对应的即为制孔执行器孔加工位置点/>和孔加工矢量。
进一步地，制孔执行器包括机加钻头、冲压设备冲头、激光加工装置、高压水流加工装置、电火花制孔装置、超声振动加工装置。
进一步地，具有确定孔径的多个孔局部或者全局具有规律地分布在曲面零件和多面体平面零件表面的孔形成群孔。
进一步地，单孔加工功能中心点按照行列规则排布或者不规则排布。
进一步地，制孔执行器上单孔加工装置末端或者单孔加工功能作用区间边界位于相同平面或者不同平面内。
进一步地，投影平面为排钻钻头刀尖点所在平面、冲床冲头端面或激光发生器端面、高压水流加工装置端面、电火花脉冲发生器端面、超声振动加工装置端面。
本申请的优点在于：
使用本发明公开的方法，将制孔操作加工孔的孔位偏差和孔法矢偏差最小问题转化为平面内距离最小问题，将空间规划问题简化为平面规划问题，增加了规划可行性，降低了孔位和法矢双约束规划的复杂度，提高了制孔工艺规划效率。适用于机器人、五轴数控加工机床、冲床、激光、电火花、高压水流、超声振动批量加工零件群孔的工艺规划。
本发明以单次制孔操作加工的全部孔为一组，将每组待加工孔的孔位，以制孔执行器孔加工方向为投影方向，投影在垂直于制孔执行器孔加工方向的平面S，将制孔执行器上各个单孔加工功能的中心点投影在平面S，计算平面内每组待加工孔位投影点与制孔执行器上对应孔加工功能中心投影点的距离，以每组距离为优化对象，实现每组孔的制孔执行器加工位置和姿态的规划。
附图说明
图1是本发明提出的群孔工艺规划方法。
图2是本发明提出的分步迭代优化方法。
图3是待加工孔位及孔加工功能中心点在垂直于孔加工方向平面内的投影。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是为了解释本发明而非对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例1
一种群孔加工工艺规划方法，制孔执行器具有多个各个单孔加工功能或者多个具备单孔加工功能的器件，制孔执行器单次制孔操作加工多个孔，以单次制孔操作加工的全部孔为一组，将每组待加工孔的孔位，以制孔执行器孔加工方向为投影方向，分别投影在垂直于制孔执行器孔加工方向的平面S，将制孔执行器上各个单孔加工功能中心点投影在平面S上，在平面S上计算孔位投影点与制孔执行器上各个对应单孔加工功能中心点投影点的距离，以距离的平方和最小为目标，以孔制造公差要求和制孔设备行程空间约束作为制孔执行器孔加工位置和姿态的边界条件，通过优化方法实现每组孔的制孔执行器孔加工位置和姿态的规划。
所述制孔执行器孔加工方向矢量包括沿孔加工方向的矢量和垂直孔加工方向的矢量/>。
所述的优化方法具体实施过程为，需要制孔的零件和制孔执行器所在世界坐标系为，与制孔执行器固联的刀具坐标系为/>，为简化计算，以平行于制孔执行器孔加工装置或功能的轴线方向为刀具坐标系/>的Z轴，以制孔执行器单孔加工装置端面为刀具坐标系/>的XY平面，通常制孔执行器孔加工进给方向为制孔执行器孔加工装置或功能的轴线方向，即制孔执行器上钻头轴线、激光发射方向、冲床冲头轴线等。制孔执行器孔加工位置/>和孔加工方向矢量/>为刀具坐标系/>中的已知量。
世界坐标系中任意点在刀具坐标系中表示为/>，从世界坐标系到刀具坐标系的变换矩阵为/>，即
变换矩阵为
其中x,y,z,α,β,γ是表示变换矩阵的6个独立参数，x,y,z是刀具坐标系的坐标原点在世界坐标系/>中的坐标值，α,β,γ是刀具坐标系/>相对世界坐标系/>坐标轴Z轴、X轴、Y轴的旋转角度，变换矩阵/>能够表示世界坐标系/>在刀具坐标系为/>中的位姿。
零件上任意已知孔位在世界坐标系中为，在刀具坐标系中表示为/>，即
孔位在刀具坐标系/>的XY平面内的投影点为/>，正交投影变换矩阵为，
即，
其中，
是独立参数x,y,z,α,β,γ表示的矩阵。
制孔执行器单次制孔操作加工的一组孔的孔位为（i=1~n），在刀具坐标系的投影点为/>（i=1~n）；在刀具坐标系/>的XY平面内，孔位投影点与制孔执行器上各个对应单孔加工功能中心点投影点/>（i=1~n）的距离平方和L为独立参数x,y,z,α,β,γ的函数，即
通过数值方法或者遗传算法求解取函数取最小值时x,y,z,α,β,γ的取值，得到/>和/>，此时/>对应的即为制孔执行器孔加工位置点/>和孔加工矢量。
所述制孔执行器包括机加钻头、冲压设备冲头、激光加工装置、高压水流加工装置、电火花制孔装置 、超声振动加工装置等。
所述群孔是指局部或者全局具有规律地、分布在平面或者曲面上的特定孔径的一组孔。
所述群孔分布在曲面零件上或多面体零件的平面上。
所述制孔执行器上单孔加工功能中心点按照行列规则排布或者不规则排布。
所述制孔执行器上单孔加工装置末端或者单孔加工功能作用区间边界位于相同平面或者不同平面内。
实施例2
一种群孔加工工艺规划方法，制孔执行器具有多个各个单孔加工功能或者多个具备单孔加工功能的器件，制孔执行器单次制孔操作加工多个孔，以单次制孔操作加工的全部孔为一组，将每组待加工孔的孔位，以制孔执行器孔加工方向为投影方向，分别投影在垂直于制孔执行器孔加工方向的平面S，将制孔执行器上各个单孔加工功能中心点投影在平面S上，在平面S上计算孔位投影点与制孔执行器上各个对应单孔加工功能中心点投影点的距离，以距离的最小为目标，以孔制造公差要求和制孔设备行程空间约束作为制孔执行器孔加工位置和姿态的边界条件，通过优化方法实现每组孔的制孔执行器孔加工位置和姿态的规划。
所述制孔执行器的孔加工姿态包括沿孔加工方向的矢量和垂直孔加工方向的矢量/>。
制孔执行器孔加工控制点、沿孔加工方向的矢量、垂直孔加工方向的矢量/>分步优化。
以孔位投影点与制孔执行器上各单对应孔加工功能中心点投影点的距离标准差最小为约束条件，优化制孔执行器孔加工姿态。
以孔位投影点与制孔执行器上各对应单孔加工功能中心点投影点的距离平方和最小为约束条件，优化制孔执行器上孔加工位置。
如图2所示，优化方法具有如下步骤：
步骤40，计算单次制孔操作加工的待加工孔的轴线矢量平均值，以平均值作为制孔执行器沿孔加工方向的矢量初始值；
步骤41，基于已有的制孔执行器沿孔加工方向的矢量，以每组孔中，各个孔位投影点与制孔执行器上各对应单孔加工功能中心投影点距离的标准差最小为约束条件，优化垂直孔加工方向的矢量/>；
步骤42，基于已经优化得到的垂直孔加工方向矢量，以每组孔中，各个孔位投影点与制孔执行器上各对应单孔加工功能中心投影点距离的标准差最小为约束条件，优化制孔执行器沿孔加工方向的矢量/>；
步骤43，基于已经优化得到的孔加工矢量，以孔位投影点与制孔执行器上各对应单孔加工功能中心投影点的距离平方和最小为约束条件，优化制孔执行器的孔加工位置；
步骤44，重复步骤41~步骤43，距离的标准差和平方和不再减小，停止迭代完成规划；否则，重复上述步骤。
所述制孔执行器包括机加钻头、冲压设备冲头、激光加工装置等孔加工装置、高压水流加工装置、电火花制孔装置、超声振动加工装置。
所述群孔分布在曲面零件上或多面体零件的平面上。
所述制孔执行器上单孔加工功能中心点按照行列规则排布或者不规则排布。
所述制孔执行器上单孔加工装置末端或者单孔加工功能作用区间边界位于相同平面或者不同平面内。
实施例3
如图3所示，世界坐标系为WCS，工件坐标系为UCS，制孔执行器为排钻，单孔加工装置为钻头，一种排钻制孔刀具轨迹规划方法，包括以下步骤：
步骤一：将曲面零件表面S1上孔位按照排钻单次制孔操作能够加工的孔进行分组；
步骤二：初始刀位点规划，以排钻钻头轴线方向为投影方向，将零件上第i组孔位(j=1,2,3,……)分别投影在垂直于钻头轴线方向的平面上S，投影点位/>(j=1,2,3,……)，本实例采用排钻钻头刀尖点所在平面S作为投影平面。
步骤三：排钻钻头刀尖点投影在平面S上，投影点位为(j=1,2,3,……)，以排钻其中一个钻头钻尖投影点位/>和轴线法矢/>，表示各个投影点与相应钻尖的距离。
步骤四：分别计算各组投影点与相应钻尖距离的平方和，以各组距离的平方和最小为约束条件，以机床行程空间约束作为钻尖点位和法矢边界条件，求解加工该组孔时最优的排钻钻尖点位和钻头轴线方向矢量。
步骤五：排钻加工点位和方向矢量分步多次迭代优化，首先以单次制孔操作加工的全部孔轴线矢量的平均值为排钻孔加工方向矢量，优化垂直孔加工方向矢量，其次，优化排钻孔加工方向矢量/>。以孔位投影点与对应排钻孔加工点投影点距离的标准偏差为约束优化排钻孔加工方向矢量，最后，优化排钻孔加工位置/>，此时的钻尖点位和钻头轴线矢量方向即为初始刀位点和刀轴矢量方向。
步骤六：计算加工距离，分别计算每组制孔点位中，各个点距离其对应投影面距离，距离最大值为，最小值分别为/>，投影面沿钻头轴线指向零件方向偏移/>和/>得到平面S2和平面S3，钻头轴线分别与平面S2和平面S3相交得到两个刀位点，在两个刀位点前后增加进刀距离和钻穿距离，得到钻头制孔运动轨迹；
步骤七：在钻头制孔运动轨迹前后增加进退刀轨迹，完成排钻加工刀具轨迹规划。
步骤八：将排钻制孔轨迹，进行后置处理，钻头运动点位和法矢变换为刀尖点平动轴和旋转轴坐标，得到设备加工程序。
实施例4
如图1所示，一种群孔加工工艺规划方法，包括如下步骤：
步骤一，将待加工孔进行分组，以制孔执行器单次制孔操作加工的孔分为一组，每组孔分别进行制孔执行器孔加工位置和姿态的规划；
步骤二，将待加工孔的孔位、制孔执行器上各个单孔加工功能的中心点，以制孔执行器孔加工方向为投影方向，投影在垂直于制孔执行器孔加工方向的平面S上；
步骤三，计算平面S内每组待加工孔孔位投影点与制孔执行器上对应单孔加工功能中心投影点的距离，通过距离进行制孔执行器孔加工位置和姿态规划；
步骤四，采用分步迭代优化方法规划制孔执行器孔加工位置和姿态，以每组孔中，各个孔位投影点与制孔执行器上各对应单孔加工功能中心投影点距离的标准差最小为约束条件，优化制孔执行器孔加工姿态；以孔位投影点与制孔执行器上各对应单孔加工功能中心投影点的距离平方和最小为约束条件，规划制孔执行器孔加工位置；
步骤五，采用优化算法规划方法进行制孔执行器孔加工位置和姿态规划，以距离的平方和最小为目标，以孔制造公差和制孔设备行程空间作为制孔执行器孔加工位置和姿态的边界条件，通过优化方法实现每组孔的制孔执行器孔加工位置和姿态的规划。
制孔执行器为具有多个各个单孔加工功能或者多个具备单孔加工功能的器件，制孔执行器单次制孔操作可加工多个孔。
制孔执行器的孔加工姿态包括沿孔加工方向的矢量和垂直孔加工方向的矢量。
分步迭代优化方法具体包括如下步骤：
步骤1，计算单次制孔操作加工的待加工孔的轴线矢量平均值，以平均值作为制孔执行器沿孔加工方向的矢量初始值；
步骤2，基于已有的制孔执行器沿孔加工方向的矢量，以每组孔中，各个孔位投影点与制孔执行器上各对应单孔加工功能中心投影点距离的标准差最小为约束条件，优化垂直孔加工方向的矢量/>；
步骤3，基于已经优化得到的垂直孔加工方向矢量，以每组孔中，各个孔位投影点与制孔执行器上各对应单孔加工功能中心投影点距离的标准差最小为约束条件，优化制孔执行器孔加工方向的矢量/>；
步骤4，基于已经优化得到的孔加工姿态，以孔位投影点与制孔执行器上各对应单孔加工功能中心投影点的距离平方和最小为约束条件，优化制孔执行器的孔加工位置；
重复步骤2~步骤4，距离的标准差和平方和不再减小，停止迭代，此时制孔执行器孔加工位置和姿态满足孔制造公差要求，则完成规划；否则，转至下一步骤优化算法规划方法。
进一步地，所述优化算法规划方法，首先构建投影平面S，沿制孔执行器孔加工方向，以距离制孔执行器端面L（L>0）的平面为投影平面；其次构建与投影平面相关的坐标系UCS(x,y,z,α,β,γ)，坐标原点为制孔执行器孔加工功能中心在投影平面S内的投影，坐标系Z轴为制孔执行器孔加工方向矢量，即坐标系Z轴垂直于投影平面，x,y,z,α,β,γ是UCS(x,y,z,α,β,γ)在世界坐标系中的位姿参数，其中，x,y,z是UCS(x,y,z,α,β,γ)位于投影平面内的坐标原点在世界坐标系中的坐标值，α,β,γ分别为UCS(x,y,z,α,β,γ)相对世界坐标系Z轴、X轴、Y轴的旋转角度；孔位投影点与制孔执行器上对应单孔加工功能中心点投影点的距离平方和L为参数x,y,z,α,β,γ的函数F(x,y,z,α,β,γ)，制孔执行器孔加工位置点和孔加工姿态矩阵为坐标系UCS(x,y,z,α,β,γ)中的已知量，采用数值求解方法或者遗传算法求解min(F(x,y,z,α,β,γ))得到x,y,z,α,β,γ，即可得到制孔执行器孔加工位置点和姿态矩阵；若该孔加工位置点和姿态矩阵满足孔位公差、孔法矢公差要求，则以此作为制孔执行器孔加工位置和姿态，否则当前加工设备条件无法满足孔加工要求。
进一步地，制孔执行器包括机加钻头、冲压设备冲头、激光加工装置、高压水流加工装置、电火花制孔装置 、超声振动加工装置。
群孔分布在曲面零件和多面体平面零件表面。单孔加工功能中心点按照行列规则排布或者不规则排布。制孔执行器上单孔加工装置末端或者单孔加工功能作用区间边界位于相同平面或者不同平面内。投影平面为排钻钻头刀尖点所在平面、冲床冲头端面、激光发生器端面、高压水流加工装置端面、电火花脉冲发生器端面或超声振动加工装置端面。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种群孔加工工艺规划方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一，将待加工孔进行分组，以制孔执行器单次制孔操作加工的孔分为一组，每组孔分别进行制孔执行器孔加工位置和姿态规划；
步骤二，将待加工孔的孔位、制孔执行器上各个单孔加工功能的中心点，以制孔执行器孔加工方向为投影方向，投影在垂直于制孔执行器孔加工方向的平面S上；
步骤三，计算平面S内每组待加工孔孔位投影点与制孔执行器上对应单孔加工功能中心投影点的距离，通过距离进行制孔执行器孔加工位置和姿态规划；
步骤四，采用分步迭代优化方法规划制孔执行器孔加工位置和姿态，以每组孔中，各个孔位投影点与制孔执行器上对应单孔加工功能中心投影点距离的标准差最小为约束条件，优化制孔执行器孔加工矢量方向；以孔位投影点与制孔执行器上各对应单孔加工功能中心投影点的距离平方和最小为约束条件，规划制孔执行器孔加工位置；如果规划结果满足要求则完成规划；否则，转至步骤五优化算法规划方法；
步骤五，采用优化算法规划方法进行制孔执行器孔加工位置和姿态规划，以距离的平方和最小为目标，以孔制造公差和制孔设备行程空间作为制孔执行器孔加工位置和姿态的边界条件，通过优化方法实现每组孔的制孔执行器孔加工位置和姿态的规划。
2.根据权利要求1所述的一种群孔加工工艺规划方法，其特征在于：所述制孔执行器为具有多个单孔加工功能或者多个具备单孔加工功能的器件，制孔执行器单次制孔操作可加工多个孔。
3.根据权利要求1所述的一种群孔加工工艺规划方法，其特征在于：所述孔加工姿态包括沿孔加工方向的矢量 和垂直孔加工方向的矢量/>。
4.根据权利要求1所述的一种群孔加工工艺规划方法，其特征在于：分步迭代优化方法具体包括如下步骤：
步骤1，计算单次制孔操作加工的待加工孔的轴线矢量平均值，以平均值作为制孔执行器沿孔加工方向的矢量初始值；
步骤2，基于已有的制孔执行器沿孔加工方向的矢量，以每组孔中，各个孔位投影点与制孔执行器上各对应单孔加工功能中心投影点距离的标准差最小为约束条件，优化垂直孔加工方向的矢量/>；
步骤3，基于已经优化得到的垂直孔加工方向矢量，以每组孔中，各个孔位投影点与制孔执行器上各对应单孔加工功能中心投影点距离的标准差最小为约束条件，优化制孔执行器沿孔加工方向的矢量/>；
步骤4，基于已经优化得到的制孔执行器孔加工姿态，以孔位投影点与制孔执行器上各对应单孔加工功能中心投影点的距离平方和最小为约束条件，优化制孔执行器的孔加工位置；
重复步骤2~步骤4，直到距离的标准差和平方和不再减小，停止迭代，此时制孔执行器孔加工位置和姿态满足孔制造公差要求，则完成规划；否则，转至下一步骤优化算法规划方法。
5.根据权利要求1所述的一种群孔加工工艺规划方法，其特征在于：所述优化算法规划方法为：首先构建投影平面S，沿制孔执行器孔加工方向，以距离制孔执行器端面L（L>0）的平面为投影平面；其次构建与投影平面相关的坐标系UCS(x,y,z,α,β,γ)，坐标原点为制孔执行器孔加工功能中心在投影平面S内的投影，坐标系Z轴为制孔执行器孔加工方向矢量，即坐标系Z轴垂直于投影平面，x,y,z,α,β,γ是UCS(x,y,z,α,β,γ)在世界坐标系中的位姿参数，其中，x,y,z是UCS(x,y,z,α,β,γ)位于投影平面内的坐标原点在世界坐标系中的坐标值，α,β,γ分别为UCS(x,y,z,α,β,γ)相对世界坐标系Z轴、X轴、Y轴的旋转角度；孔位投影点与制孔执行器上对应单孔加工功能中心点投影点的距离平方和L为参数x,y,z,α,β,γ的函数F(x,y,z,α,β,γ)，制孔执行器孔加工位置点和孔加工姿态矩阵为坐标系UCS(x,y,z,α,β,γ)中的已知量，采用数值求解方法或者遗传算法求解min(F(x,y,z,α,β,γ))得到x,y,z,α,β,γ，即可得到制孔执行器孔加工位置点和姿态矩阵；若该孔加工位置点和姿态矩阵满足孔位公差、孔法矢公差要求，则以此作为制孔执行器孔加工位置和姿态，否则当前加工设备条件无法满足孔加工要求。
6.根据权利要求5所述的一种群孔加工工艺规划方法，其特征在于：所述优化算法规划方法具体实施过程为：需要制孔的零件和制孔执行器所在世界坐标系为，与制孔执行器固联的刀具坐标系为/>，以平行于制孔执行器孔加工装置或功能的轴线方向为刀具坐标系/>的Z轴，以制孔执行器单孔加工装置端面为刀具坐标系/>的XY平面，制孔执行器孔加工进给方向为制孔执行器孔加工装置或功能的轴线方向，制孔执行器孔加工位置点/>和孔加工方向矢量/>为刀具坐标系/>中的已知量；
世界坐标系中任意点在刀具坐标系中表示为/>，从世界坐标系到刀具坐标系的变换矩阵为/>，即
；
变换矩阵为
；
其中x,y,z,α,β,γ是表示变换矩阵的6个独立参数，x,y,z是刀具坐标系的坐标原点在世界坐标系/>中的坐标值，α,β,γ是刀具坐标系/>相对世界坐标系/>坐标轴Z轴、X轴、Y轴的旋转角度，变换矩阵/>能够表示世界坐标系/>在刀具坐标系为/>中的位姿；
零件上任意已知孔位在世界坐标系中为，在刀具坐标系中表示为/>，即
；
孔位在刀具坐标系/>的XY平面内的投影点为/>，正交投影变换矩阵为/>，
；
即，；
其中，；
是独立参数x,y,z,α,β,γ表示的矩阵；
制孔执行器单次制孔操作加工的一组孔的孔位为（i=1~n），在刀具坐标系的投影点为/>（i=1~n）；在刀具坐标系/>的XY平面内，孔位投影点与制孔执行器上各个对应单孔加工功能中心点投影点/>（i=1~n）的距离平方和L为独立参数x,y,z,α,β,γ的函数，即
；
通过数值方法或者遗传算法求解取函数取最小值时x,y,z,α,β,γ的取值，得到/>和/>，此时/>对应的即为制孔执行器孔加工位置点/>和孔加工矢量。
7.根据权利要求1所述的一种群孔加工工艺规划方法，其特征在于：制孔执行器包括机加钻头、冲压设备冲头、激光加工装置、高压水流加工装置、电火花制孔装置、超声振动加工装置。
8.根据权利要求5所述的一种群孔加工工艺规划方法，其特征在于：单孔加工功能中心点按照行列规则排布或者不规则排布。
9.根据权利要求1所述的一种群孔加工工艺规划方法，其特征在于：制孔执行器上单孔加工装置末端或者单孔加工功能作用区间边界位于相同平面或者不同平面内。
10.根据权利要求5所述的一种群孔加工工艺规划方法，其特征在于：投影平面为排钻钻头刀尖点所在平面、冲床冲头端面、激光发生器端面、高压水流加工装置端面、电火花脉冲发生器端面、超声振动加工装置端面。
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