飞机结构上的成千上万个连接孔是在叠层状态下加工出的。当叠层结构在加工过程中贴合不紧密时,就会产生叠层毛刺,叠层毛刺不仅会造成应力集中,还会降低连接件之间的摩擦力。连接孔的加工质量会直接影响飞机结构的抗疲劳性能和可靠性。因此,为满足飞机结构高质量,长寿命的发展要求,保障连接孔的加工质量,控制飞机叠层结构间毛刺的生长就显得尤为重要。在飞机零部件的装配过程中,由于制造误差、定位误差等因素的影响,叠层结构间往往存在初始间隙。目前叠层结构间的毛刺控制技术主要是通过施加单向压紧力来避免叠层结构分离,通过减小制孔间隙来抑制毛刺的生长。然而,单向压紧通常仅适用于强刚度叠层结构情况,例如机身隔框上刚性较强,在制孔过程中可以提供法向支撑,从而和单向压紧力达到“双向压紧”效果；当遇到壁板搭接处等弱刚度叠层结构情况时,单向压紧力无法有效消除蒙皮和边梁之间的初始间隙和制孔间隙,从而给毛刺的生长提供了物理空间。在此情况下,需使用预连接件来紧固蒙皮和边梁组成的叠层结构。预连接件不仅能有效增加叠层结构的接触刚度,还可减小制孔间隙,并对保证后续螺栓连接质量和效率起着关键的作用。为此,本文通过建立蒙皮和边梁的预连接有限元简化模型,在不考虑压紧力的情况下,基于叠层间隙最小化原则,研究其在不同预连接件数量、安装位置以及预紧力条件下的残余间隙和制孔间隙,给出最优预连接方案。有限元计算结果表明,随着预紧力的增加,模型的残余间隙和制孔间隙先减小后增大,过大的预紧力会导致叠层结构产生过度的弹性变形。预连接后模型的残余间隙越小,并不意味着制孔间隙越小,这是由于较优的预连接件安装位置可优化叠层结构的接触刚度,从而减小制孔间隙。最后,通过工业机器人自动化叠层结构制孔试验对不同的预连接方案进行了比较和验证。试验结果表明,随着预紧力的增加,叠层结构的毛刺尺寸先明显减小后小幅增大,预连接件的安装位置对毛刺尺寸影响显著,最优预连接工艺方案的毛刺高度均值和毛刺根厚度均值最小,分别可达0.051mm和0.015mm。