CN104476109A - 一种蒙皮结构的精确定位加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蒙皮结构的精确定位加工方法，具体步骤如下：在蒙皮成型前预设粗基准定位；加工前采用在线测量技术进行精确测量，确定精加工基准；第三步：利用精确定位加工基准进行蒙皮外型的加工，完成后，重新测量三维空间坐标，进行对比，对比误差即为定位误差，如果该误差大于设计公差，重复进行步骤二、三，直至对比误差符合设计公差，将该数据反馈数控机床，进行精确定位加工。该方法简单、方便，定位精准，极大地提高了产品的合格率，减少了成本，适于应用推广。
Description
技术领域
本发明属于加工制造技术领域，具体涉及一种复杂空间蒙皮结构的精确定位加工方法。
背景技术
随着航空航天事业的不断发展，对飞行器、航天器的性能提出了更高的要求，就现代航天器的制造而言，其特点是重量轻、结构强度高。降低自身结构重量，就意味着提高了飞行器的机动性、增大了携带负载的能力和更远的飞行距离。为此，在结构设计中，更多的采用大型复杂轻量化结构，使得复杂蒙皮结构零件不断增多，但复杂蒙皮结构零件成型后无法准确定位，给后续加工带来了很大的难度。
发明内容
本发明的目的是提供一种复杂空间蒙皮结构的精确定位加工方法，克服了复杂蒙皮结构零件成型后无法准确定位的难点，实现了复杂空间蒙皮结构的精确定位加工，解决了制造过程中空间蒙皮结构成型后无法准确定位的缺点。
为了达到上述设计目的，本发明采用的技术方案如下：
一种蒙皮结构的精确定位加工方法，具体步骤如下：
第一步：在蒙皮成型前预设粗基准定位：
(1)在蒙皮成型模具上设置样冲点，
(2)采用蒙皮成型模具对蒙皮进行成型，预先设置的样冲点会在蒙皮成型的过程中在蒙皮于模具的对应位置形成样冲凸起，该凸起即可作为蒙皮加工的粗基准。
第二步：加工前采用在线测量技术进行精确测量，确定精加工基准：
(1)测量与加工在同一个工装上进行，依据步骤一的粗基准，进行找正，装夹完成后进行加工零点设置，在蒙皮的空间表面上均匀的选取测量点进行测量；
(2)将采集并存储在数控机床上的测量点空间坐标传输到计算机，利用加工三维模型进行测量点的空间坐标比对，获得测量点位置偏差；
(3)根据测量点的空间坐标在三维模型上进行最小工差拟合，获得蒙皮精确定位加工基准；
第三步：采用数控机床利用精确定位加工基准编制数控加工程序进行蒙皮外型的加工，加工完成后，重新测量第二步选取的蒙皮外型点的三维空间坐标，记录后传输回计算机，重新与三维模型进行对比，对比误差即为定位误差，如果该误差大于设计公差，重复进行步骤二、三，直至对比误差符合设计公差，将该数据反馈数控机床，进行精确定位加工。
优选地，样冲点与模具存在相对尺寸位置关系，可在蒙皮成型后初步确定加工定位基准，但由于蒙皮成型的延展关系，样充点定位误差一般超过1mm，只用于加工粗定位。
优选地，步骤二中，所述在蒙皮的空间表面上均匀的选取测量点进行测量方法为：采用数控机床作为测量平台，在机床主轴上安装测量头，使用侧头逐一测量选取的测量点，获得测量点的空间坐标并存储在数控机床上。
优选地，步骤二中，根据测量点的空间坐标在三维模型上进行最小工差拟合的方法为：通过调整X、Y、Z三个平动轴及绕X、Y、Z的三个转动轴完成， 记录三维拟合的坐标移动轨迹，作为调整数控机床加工坐标系的依据，采用调整数控机床加工坐标系的方法对蒙皮进行外型数字化调整。
本发明所述的复杂空间蒙皮结构的精确定位加工方法的有益效果是：该方法简单、方便，定位精准，极大地提高了产品的合格率，减少了成本，适于应用推广。
本发明提出了一种复杂空间蒙皮结构类零件精确定位加工方法，改善了复杂空间蒙皮结构类零件加工过程中精确定位难题，提高了定位精度。本智力成果运用于实际生产中会产生很大的经济效益，具有很强的应用前景。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的最佳实施方案作进一步的详细的描述。
本发明实施例所述的复杂空间蒙皮结构的精确定位加工方法，具体步骤如下：
第一步：在蒙皮成型前预设粗基准定位：
(1)在蒙皮成型模具上设置样冲点，该样冲点与模具存在相对尺寸位置关系，可在蒙皮成型后初步确定加工定位基准，但由于蒙皮成型的延展关系，样充点定位误差一般超过1mm，只用于加工粗定位；
(2)采用蒙皮成型模具对蒙皮进行成型，预先设置的样冲点会在蒙皮成型的过程中在蒙皮于模具的对应位置形成样冲凸起，该凸起即可作为蒙皮加工的粗基准。
第二步：加工前采用在线测量技术进行精确测量，确定精加工基准：
(1)测量与加工在同一个工装上进行，依据步骤一的粗基准，进行找正，装夹完成后进行加工零点设置，在蒙皮的空间表面上均匀的选取测量点进行测 量，该测量采用数控机床作为测量平台，在机床主轴上安装测量头，使用侧头逐一测量选取的测量点，获得测量点的空间坐标并存储在数控机床上；
(2)将采集并存储在数控机床上的测量点空间坐标传输到计算机，利用加工三维模型进行测量点的空间坐标比对，获得测量点位置偏差；
(3)根据测量点的空间坐标在三维模型上进行最小工差拟合，该拟合通过调整X、Y、Z三个平动轴及绕X、Y、Z的三个转动轴完成，记录三维拟合的坐标移动轨迹，作为调整数控机床加工坐标系的依据，采用调整数控机床加工坐标系的方法对蒙皮进行外型数字化调整，获得蒙皮精确定位加工基准；
第三步：采用数控机床利用精确定位加工基准编制数控加工程序进行蒙皮外型的加工，加工完成后，重新测量第二步选取的蒙皮外型点的三维空间坐标，记录后传输回计算机，重新与三维模型进行对比，对比误差即为定位误差，如果该误差大于设计公差，重复进行步骤二、三，直至对比误差符合设计公差，将该数据反馈数控机床，进行精确定位加工。
实施例：
采用6mm钛合金蒙皮热成形，成型后进行加工形成最终产品。技术方案为：
一、设计蒙皮展开图，设计成型边角余量，明确冲点位置，设计热成形工装，根据冲点位置在工装上设计样冲点，进行热成型工作；
二、利用样冲点进行找正，装夹完成后进行加工零点设置，利用加工坐标系进行在线测量工作，将测量结果使用计算机与理论数据进行比对，根据对比结果进行加工测量坐标系的微调整，将调整结果反馈加工设备，再次进行测量，进行比对，直到测量结果满足设计公差为止；
三、将最终数据反馈加工***，进行精确定位加工；加工后进行全型面数据测量。测量结果表明，零件的定位精度满足设计使用要求。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，便于该技术领域的技术人员能理解和应用本发明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下还可以做出若干简单推演或替换，而不必经过创造性的劳动。因此，本领域技术人员根据本发明的揭示，对本发明做出的简单改进都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种蒙皮结构的精确定位加工方法，其特征在于：具体步骤如下：
第一步：在蒙皮成型前预设粗基准定位：
(1)在蒙皮成型模具上设置样冲点；
(2)采用蒙皮成型模具对蒙皮进行成型，预先设置的样冲点会在蒙皮成型的过程中在蒙皮于模具的对应位置形成样冲凸起，该凸起即可作为蒙皮加工的粗基准；
第二步：加工前采用在线测量技术进行精确测量，确定精加工基准：
(1)测量与加工在同一个工装上进行，依据步骤一的粗基准，进行找正，装夹完成后进行加工零点设置，在蒙皮的空间表面上均匀的选取测量点进行测量；
(2)将采集并存储在数控机床上的测量点空间坐标传输到计算机，利用加工三维模型进行测量点的空间坐标比对，获得测量点位置偏差；
(3)根据测量点的空间坐标在三维模型上进行最小工差拟合，获得蒙皮精确定位加工基准；
第三步：采用数控机床利用精确定位加工基准编制数控加工程序进行蒙皮外型的加工，加工完成后，重新测量第二步选取的蒙皮外型点的三维空间坐标，记录后传输回计算机，重新与三维模型进行对比，对比误差即为定位误差，如果该误差大于设计公差，重复进行步骤二、三，直至对比误差符合设计公差，将该数据反馈数控机床，进行精确定位加工。
2.根据权利要求1所述的蒙皮结构的精确定位加工方法，其特征在于：步骤一中，样冲点与模具存在相对尺寸位置关系，可在蒙皮成型后初步确定加工定位基准，但由于蒙皮成型的延展关系，样充点定位误差一般超过1mm，只用于加工粗定位。
3.根据权利要求1所述的蒙皮结构的精确定位加工方法，其特征在于：步骤二中，所述在蒙皮的空间表面上均匀的选取测量点进行测量方法为：采用数控机床作为测量平台，在机床主轴上安装测量头，使用侧头逐一测量选取的测量点，获得测量点的空间坐标并存储在数控机床上。
4.根据权利要求1所述的蒙皮结构的精确定位加工方法，其特征在于：步骤二中，根据测量点的空间坐标在三维模型上进行最小工差拟合的方法为：通过调整X、Y、Z三个平动轴及绕X、Y、Z的三个转动轴完成，记录三维拟合的坐标移动轨迹，作为调整数控机床加工坐标系的依据，采用调整数控机床加工坐标系的方法对蒙皮进行外型数字化调整。
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