專利名稱：用于加工復(fù)合材料構(gòu)件的坐標(biāo)系調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航空復(fù)合材料構(gòu)件的加工技術(shù)，涉及一種用于加工復(fù)合材料構(gòu)件的坐標(biāo)系調(diào)整方法。
現(xiàn)有技術(shù)航空復(fù)合材料構(gòu)件例如壁板的數(shù)控加工需要專用的定位工裝進(jìn)行定位，而復(fù)合材料構(gòu)件的外形越來越復(fù)雜、尺寸越來越大，專用定位工裝存在一定的制造誤差是不可避免的。目前數(shù)控加工時(shí)，是以定位工裝零件定位表面的理論設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編程、加工，這樣使工裝的制造誤差成為影響復(fù)合材料件加工精度的系統(tǒng)誤差，制約復(fù)合材料構(gòu)件加工精度的提高。在無法繼續(xù)提高專用定位工裝加工精度的情況下，如何提高復(fù)合材料零件的加工精度成了需要解決的難題。參見圖1，復(fù)材材料構(gòu)件定位工裝(以下簡稱工裝)一般由底板
I、支撐板2和位于支撐板2上的定位型面3組成，在工裝上都設(shè)置了 CMS系統(tǒng)。CMS是坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)(Coordinate Measure System)的簡稱，CMS系統(tǒng)是在工裝底板上設(shè)置至少4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)靶球4，將標(biāo)準(zhǔn)靶球4的球心作為CMS測(cè)點(diǎn)，從而構(gòu)成CMS系統(tǒng)。工裝通常是在零件坐標(biāo)系下設(shè)計(jì)的，把CMS測(cè)點(diǎn)在零件坐標(biāo)系的坐標(biāo)值稱作CMS測(cè)點(diǎn)的零件坐標(biāo)系理論值(簡稱CMS測(cè)點(diǎn)理論值)。工裝制造完成后，CMS測(cè)點(diǎn)有了在零件坐標(biāo)系下的實(shí)際坐標(biāo)值，稱作 CMS測(cè)點(diǎn)的零件坐標(biāo)實(shí)際值(簡稱CMS測(cè)點(diǎn)實(shí)際值)。通常將CMS測(cè)點(diǎn)的實(shí)際值標(biāo)記于工裝上對(duì)應(yīng)的CMS測(cè)點(diǎn)旁邊，以備后用。設(shè)置CMS系統(tǒng)的目的是為了在工裝的定期復(fù)驗(yàn)時(shí)， 通過CMS測(cè)點(diǎn)的實(shí)際值準(zhǔn)確測(cè)得工裝定位表面在零件坐標(biāo)系下的位置，但是在加工中沒有使用CMS系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種能夠消除定位工裝的制造誤差對(duì)加工精度影響的用于加工復(fù)合材料構(gòu)件的坐標(biāo)系調(diào)整方法，以提高復(fù)合材料構(gòu)件的加工精度。本發(fā)明的技術(shù)方案是用于加工復(fù)合材料壁板的坐標(biāo)系調(diào)整方法，用于調(diào)整復(fù)合材料壁板工裝的零件坐標(biāo)系，復(fù)合材料壁板工裝由矩形底板I、固定在矩形底板上的支撐板 2和支撐板2上的型面3組成，在復(fù)合材料壁板工裝底板上設(shè)置由4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)靶球4構(gòu)成的 CMS系統(tǒng)，在工裝底板上每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)靶球處，標(biāo)記有該標(biāo)準(zhǔn)靶球的球心點(diǎn)在零件坐標(biāo)系下的實(shí)際坐標(biāo)值；其特征在于，坐標(biāo)系調(diào)整的步驟如下I、確定CMS靶球從4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)靶球4中選擇任意3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)靶球作為坐標(biāo)系調(diào)整中所使用的CMS靶球；2、測(cè)量CMS靶球的球心到工裝底板的底面的距離值將復(fù)合材料壁板工裝放置于機(jī)床工作臺(tái)面上，使工裝底板的底面與機(jī)床工作臺(tái)面貼合，分別測(cè)量CMS靶球的球心到機(jī)床工作臺(tái)面的距離值，以該測(cè)量值作為CMS靶球的球心到工裝底板的底面的距離值；3、建立調(diào)整球面以每個(gè)CMS靶球球心在零件坐標(biāo)系下的實(shí)際坐標(biāo)值所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為圓心、以步驟2所測(cè)量的該CMS靶球球心到工裝底板的底面的距離值為半徑做球面，共作出3個(gè)調(diào)整球面；4、確定復(fù)合材料壁板工裝的調(diào)整底面在3個(gè)調(diào)整球面的下方做一個(gè)與所有球面相切的平面，該平面即為復(fù)合材料壁板工裝的調(diào)整底面；5、建立復(fù)合材料壁板的加工坐標(biāo)系以復(fù)合材料壁板工裝的調(diào)整底面為基準(zhǔn)平面、以任意兩個(gè)調(diào)整球面的球心為兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)建立復(fù)合材料壁板的加工坐標(biāo)系，具體方法是以兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)中的任意一點(diǎn)為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，以過原點(diǎn)并垂直于基準(zhǔn)平面的直線為Z 軸，Z軸正方向朝上；以過原點(diǎn)、垂直于Z軸的直線為X軸，X軸位于兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的連線與Z 軸所決定的平面內(nèi)，X軸的正方向朝向另一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)；Y軸由右手定則確定；基于復(fù)合材料壁板的加工坐標(biāo)系編寫加工程序。本發(fā)明的目的是能夠消除定位工裝的制造誤差對(duì)復(fù)合材料構(gòu)件加工精度的影響，提高了復(fù)合材料構(gòu)件的加工精度。


圖I是目前的一種復(fù)材材料構(gòu)件定位工裝的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。用于加工復(fù)合材料壁板的坐標(biāo)系調(diào)整方法，用于調(diào)整復(fù)合材料壁板工裝的零件坐標(biāo)系，復(fù)合材料壁板工裝由矩形底板I、固定在矩形底板上的支撐板2和支撐板2上的型面3組成，在復(fù)合材料壁板工裝底板上設(shè)置由4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)靶球4構(gòu)成的CMS系統(tǒng),在工裝底板上每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)祀球處,標(biāo)記有該標(biāo)準(zhǔn)祀球的球心點(diǎn)在零件坐標(biāo)系下的實(shí)際坐標(biāo)值；其特征在于，坐標(biāo)系調(diào)整的步驟如下I、確定CMS靶球從4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)靶球4中選擇任意3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)靶球作為坐標(biāo)系調(diào)整中所使用的CMS靶球；2、測(cè)量CMS靶球的球心到工裝底板的底面的距離值將復(fù)合材料壁板工裝放置于機(jī)床工作臺(tái)面上，使工裝底板的底面與機(jī)床工作臺(tái)面貼合，分別測(cè)量CMS靶球的球心到機(jī)床工作臺(tái)面的距離值，以該測(cè)量值作為CMS靶球的球心到工裝底板的底面的距離值；3、建立調(diào)整球面以每個(gè)CMS靶球球心在零件坐標(biāo)系下的實(shí)際坐標(biāo)值所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為圓心、以步驟2所測(cè)量的該CMS靶球球心到工裝底板的底面的距離值為半徑做球面，共作出3個(gè)調(diào)整球面；4、確定復(fù)合材料壁板工裝的調(diào)整底面在3個(gè)調(diào)整球面的下方做一個(gè)與所有球面相切的平面，該平面即為復(fù)合材料壁板工裝的調(diào)整底面；5、建立復(fù)合材料壁板的加工坐標(biāo)系以復(fù)合材料壁板工裝的調(diào)整底面為基準(zhǔn)平面、以任意兩個(gè)調(diào)整球面的球心為兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)建立復(fù)合材料壁板的加工坐標(biāo)系，具體方法是以兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)中的任意一點(diǎn)為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，以過原點(diǎn)并垂直于基準(zhǔn)平面的直線為Z 軸，Z軸正方向朝上；以過原點(diǎn)、垂直于Z軸的直線為X軸，X軸位于兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的連線與Z 軸所決定的平面內(nèi)，X軸的正方向朝向另一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)；Y軸由右手定則確定；基于復(fù)合材料壁板的加工坐標(biāo)系編寫加工程序。本發(fā)明的工作原理是原來的工裝制造與加工編程分別依據(jù)理論設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行的，當(dāng)工裝制造發(fā)生偏差時(shí)，偏差的情況不能被制造過程所知悉。本發(fā)明的方法是，設(shè)計(jì)工裝一制造工裝一找出實(shí)際工裝與理論工裝的差異一利用上一步的差異調(diào)整加工坐標(biāo)系并編程一按照調(diào)整后的程序加工產(chǎn)品，加工時(shí)依據(jù)工裝實(shí)際制造情況進(jìn)行。如果把工裝制造誤差想象成工裝在機(jī)床上發(fā)生的擺放位置偏移，原來的工藝方案就好像是工裝擺放偏了， 而機(jī)床刀具還在原來位置走刀，這種情況下，產(chǎn)生制造偏差是不可避免的；進(jìn)行同樣的比喻，坐標(biāo)系調(diào)整的工藝方案，就好像工裝擺放偏了，但是找到了偏移后的準(zhǔn)確位置，按照找到的準(zhǔn)確位置走刀，這樣加工偏差自然就少了。實(shí)施例I，在工裝I上選擇三個(gè)CMS點(diǎn)坐標(biāo)值及測(cè)得的信息如下(單位為mm)
權(quán)利要求
1.用于加工復(fù)合材料壁板的坐標(biāo)系調(diào)整方法，用于調(diào)整復(fù)合材料壁板工裝的零件坐標(biāo)系，復(fù)合材料壁板工裝由矩形底板[I]、固定在矩形底板上的支撐板[2]和支撐板[2]上的型面[3]組成，在復(fù)合材料壁板工裝底板上設(shè)置由4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)靶球[4]構(gòu)成的CMS系統(tǒng)，在工裝底板上每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)靶球處，標(biāo)記有該標(biāo)準(zhǔn)靶球的球心點(diǎn)在零件坐標(biāo)系下的實(shí)際坐標(biāo)值；其特征在于，坐標(biāo)系調(diào)整的步驟如下I. I、確定CMS靶球從4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)靶球[4]中選擇任意3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)靶球作為坐標(biāo)系調(diào)整中所使用的CMS靶球；I. 2、測(cè)量CMS靶球的球心到工裝底板的底面的距離值將復(fù)合材料壁板工裝放置于機(jī)床工作臺(tái)面上，使工裝底板的底面與機(jī)床工作臺(tái)面貼合，分別測(cè)量CMS靶球的球心到機(jī)床工作臺(tái)面的距離值，以該測(cè)量值作為CMS靶球的球心到工裝底板的底面的距離值；I. 3、建立調(diào)整球面以每個(gè)CMS靶球球心在零件坐標(biāo)系下的實(shí)際坐標(biāo)值所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為圓心、以步驟I. 2所測(cè)量的該CMS靶球球心到工裝底板的底面的距離值為半徑做球面，共作出3個(gè)調(diào)整球面；I. 4、確定復(fù)合材料壁板工裝的調(diào)整底面在3個(gè)調(diào)整球面的下方做一個(gè)與所有球面相切的平面，該平面即為復(fù)合材料壁板工裝的調(diào)整底面；I. 5、建立復(fù)合材料壁板的加工坐標(biāo)系以復(fù)合材料壁板工裝的調(diào)整底面為基準(zhǔn)平面、 以任意兩個(gè)調(diào)整球面的球心為兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)建立復(fù)合材料壁板的加工坐標(biāo)系，具體方法是: 以兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)中的任意一點(diǎn)為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，以過原點(diǎn)并垂直于基準(zhǔn)平面的直線為Z軸，Z 軸正方向朝上；以過原點(diǎn)、垂直于Z軸的直線為X軸，X軸位于兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的連線與Z軸所決定的平面內(nèi)，X軸的正方向朝向另一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)；γ軸由右手定則確定；基于復(fù)合材料壁板的加工坐標(biāo)系編寫加工程序。
全文摘要
本發(fā)明屬于航空復(fù)合材料構(gòu)件的加工技術(shù)，涉及一種用于加工復(fù)合材料構(gòu)件的坐標(biāo)系調(diào)整方法。其特征在于，坐標(biāo)系調(diào)整的步驟如下確定CMS靶球；測(cè)量CMS靶球的球心到工裝底板的底面的距離值；建立調(diào)整球面；確定復(fù)合材料壁板工裝的調(diào)整底面；建立復(fù)合材料壁板的加工坐標(biāo)系。本發(fā)明能夠消除定位工裝的制造誤差對(duì)復(fù)合材料構(gòu)件加工精度的影響，提高了復(fù)合材料構(gòu)件的加工精度。
文檔編號(hào)B23Q15/22GK102581694SQ201210023440
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月2日
發(fā)明者張昊, 顧衛(wèi)東 申請(qǐng)人:哈爾濱飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司