飛機(jī)蒙皮外形檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總的涉及鈑金零件檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種外形檢測裝置，用于對具有復(fù)雜自由曲面外形的飛機(jī)蒙皮型面及其周邊外形進(jìn)行檢測。
【背景技術(shù)】
[0002]飛機(jī)蒙皮是構(gòu)成飛機(jī)氣動外形的關(guān)鍵零件，也是飛機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)中的重要承力構(gòu)件。隨著國內(nèi)外航空技術(shù)的不斷發(fā)展，為了提高飛機(jī)的氣動性能，蒙皮零件的制造具有嚴(yán)格的外形尺寸精度要求，外形檢測成為蒙皮零件加工過程中不可缺少的環(huán)節(jié)。如圖1所示，飛機(jī)蒙皮通常是具有自由曲面外形的薄壁鈑金件，其尺寸大(最長約6米)、外形復(fù)雜不規(guī)則、變截面(最寬處約1.8米、厚約4毫米)、過渡處圓弧曲率大。一般而言，投產(chǎn)前蒙皮零件批量小，可采用成套切面外形樣板、模胎、標(biāo)準(zhǔn)樣件、塞尺、塞規(guī)來檢驗蒙皮零件外形與理論外形的符合度。然而，在投產(chǎn)后批量大時，蒙皮外形檢驗效率的提高成為問題，需采用專用檢驗裝置來滿足零件制造要求。
[0003]此外，蒙皮采取無余量裝配方案，四周外形精度要求高，對數(shù)控切邊成形質(zhì)量提出了高要求。蒙皮脫模后由于自身重力及機(jī)加工而產(chǎn)生一定變形，在檢測其外形是否符合理論外形時，需通過合理的定位夾緊方式來補(bǔ)償蒙皮零件由于自身重力產(chǎn)生的變形，從而獲得自由狀態(tài)下的蒙皮外形，為制造協(xié)調(diào)提供依據(jù)。因此，僅以模胎、模線、樣板等模擬量為協(xié)調(diào)依據(jù)的傳統(tǒng)檢測方式已不能滿足具有復(fù)雜曲面外形的大型蒙皮零件的完整精確檢測。雖然將產(chǎn)品實物的尺寸形狀信息轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量的數(shù)字化檢測方式自動化程度較高，但針對具有復(fù)雜自由曲面外形的大型蒙皮零件外形檢測時，需提取覆蓋蒙皮表面輪廓的大量點(diǎn)特征數(shù)據(jù)，通過將獲取的測量數(shù)據(jù)與蒙皮的三維理論模型進(jìn)行逐一對比分析得出檢測結(jié)果，檢測時間較長，成本也較高，不符合具有批量要求的飛機(jī)蒙皮零件生產(chǎn)的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)代飛機(jī)蒙皮零件在批量投產(chǎn)階段高精度、低成本、短周期的制造需求，需要設(shè)計一種高精度、高效率的專用檢驗裝置來滿足蒙皮零件制造。本發(fā)明的目的就在于提供一種用于針對形狀不規(guī)則的飛機(jī)蒙皮外形進(jìn)行檢測的裝置。
[0005]為此，根據(jù)本發(fā)明提出的一種飛機(jī)蒙皮外形檢測裝置包括底架、卡板組件、定位組件、夾緊組件以及測量組件，其中，所述底架上設(shè)有基準(zhǔn)工具球球座以建立基礎(chǔ)坐標(biāo)系，通過所述基礎(chǔ)坐標(biāo)系來校準(zhǔn)所述底架的工作平臺的平面度、所述卡板組件和所述測量組件的準(zhǔn)確位置；所述卡板組件包括彼此間隔開并固定于所述底架上的多個卡板，所述卡板具有與蒙皮理論外形一致的凸弧形型面；所述定位組件被固定于所述底架上與蒙皮的工藝耳片孔配合；所述夾緊組件設(shè)置于各個所述卡板上；所述測量組件布置于蒙皮周邊，并被設(shè)置為與蒙皮的理論邊緣保持間隙，通過測量棒檢測間隙實現(xiàn)蒙皮外形檢測。
[0006]根據(jù)某些實施方式，考慮到大尺寸的安裝運(yùn)輸需求，所述底架被設(shè)置為分段式框架結(jié)構(gòu)，以便于焊接加工及安裝運(yùn)輸，每段框架結(jié)構(gòu)的底部可設(shè)有調(diào)節(jié)支承單元，用于調(diào)整底架的工作平臺的平面度。
[0007]根據(jù)某些實施方式，所述卡板與所述底架保持間距安裝以便于安裝調(diào)節(jié)，其中所述卡板的面向蒙皮的型面上設(shè)有卡槽用于安裝所述夾緊組件。
[0008]優(yōu)選地，由于卡板尺寸大，所述檢測裝置還包括設(shè)置于所述底架上的支撐組件，所述卡板的面向所述底架的安裝側(cè)設(shè)有開口用于連接所述支撐組件，從而保證卡板可靠精確固定。
[0009]根據(jù)某些實施方式，所述定位組件包括兩組設(shè)有定位孔的定位單元，分別與蒙皮的工藝耳片孔通過插銷配合定位。
[0010]根據(jù)某些實施方式，所述測量組件包括沿蒙皮的不規(guī)則外形布置的多個測量塊和測量凸臺，其中所述測量塊安裝于所述卡板上測量規(guī)則平面，所述測量凸臺通過支座安裝于所述底架上測量圓弧過渡區(qū)域。
[0011]根據(jù)某些實施方式，所述夾緊組件包括設(shè)置于每個所述卡板的所述卡槽中的快速壓緊器。
[0012]優(yōu)選地，所述夾緊組件還包括設(shè)置于多個所述卡板上的輔助壓緊帶，以提供合適的輔助壓緊力。
[0013]本發(fā)明通過設(shè)計合理的蒙皮定位夾緊方式，獲得蒙皮零件在自由狀態(tài)下的外形。設(shè)置精確的測量組件檢測蒙皮四周外形，借助切面外形樣板檢驗氣動外形，檢測精確可靠，檢測結(jié)果若超出工程輪廓要求可通過模具進(jìn)行外形修正校形。
[0014]在實際應(yīng)用中，本發(fā)明的檢測裝置具有如下突出的優(yōu)點(diǎn):
[0015](I)在進(jìn)行例如CATIA三維建模設(shè)計時，按一定規(guī)則建立檢測裝置的基礎(chǔ)坐標(biāo)系，進(jìn)而針對具有安裝定位精度要求的零組件(如卡板、測量塊等)建立光學(xué)工具球點(diǎn)(0ΤΡ點(diǎn))，從而便于采用激光跟蹤儀安裝，安裝精度高，保證蒙皮檢測裝置的測量精度；
[0016](2)該檢測裝置具有合理的蒙皮定位方式、卡板布置形式、夾緊固定方式，使蒙皮在脫模狀態(tài)的檢測過程中，能更加接近地獲得其自由狀態(tài)下的外形，更加符合蒙皮零件實際生產(chǎn)和檢測需要，為制造協(xié)調(diào)提供依據(jù)；
[0017](3)該檢測裝置具有完善的蒙皮外形測量方法，特別是利用CATIA曲面分割技術(shù)設(shè)計了多種結(jié)構(gòu)形式的測量組件，使蒙皮不規(guī)則曲面外形能夠被準(zhǔn)確檢測；
[0018](4)該檢測裝置具有良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝性，剛性和穩(wěn)定性好，操作方便，檢測準(zhǔn)確可靠。
【附圖說明】
[0019]本發(fā)明的其它特征以及優(yōu)點(diǎn)將通過以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述的優(yōu)選實施方式更好地理解，其中:
[0020]圖1是飛機(jī)蒙皮的結(jié)構(gòu)示意圖，示出了蒙皮的不規(guī)則曲面外形；
[0021]圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的飛機(jī)蒙皮外形檢測裝置的主體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是蒙皮布置在卡板上的示意圖；
[0023]圖4是圖2中檢測裝置在定位夾緊蒙皮后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5是圖2檢測裝置中位于兩端的卡板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6A是圖2檢測裝置中左側(cè)定位單元的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖6B是圖2檢測裝置中左側(cè)定位單元的頂部示意圖；
[0027]圖7A是圖2檢測裝置中右側(cè)定位單元的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖7B是圖2檢測裝置中右側(cè)定位單元的頂部示意圖；
[0029]圖8A是圖2檢測裝置中用于規(guī)則平面的測量塊的平面示意圖；
[0030]圖SB是圖2檢測裝置中用于不規(guī)則曲面的測量凸臺的平面示意圖；
[0031]圖SC是圖2檢測裝置中用于大圓弧過渡區(qū)域的測量凸臺的平面示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面詳細(xì)討論實施例的實施和使用。然而，應(yīng)當(dāng)理解，所討論的具體實施例僅示范性地說明實施和使用本發(fā)明的特定方式，并不旨在窮盡根據(jù)本發(fā)明的所有實施例。此外，示例的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖僅用于便于理解本發(fā)明，而非對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征作出具體限定。
[0033]在圖2至圖SC中示出的根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的飛機(jī)蒙皮外形檢測裝置主要包括底架2、卡板組件3、定位組件4、夾緊組件6以及測量組件5。其中，該檢測裝置的卡板組件、定位組件和測量組件均有安裝定位精度要求，由此，本發(fā)明在進(jìn)行三維建模設(shè)計時，按照一定規(guī)則建立零組件的基準(zhǔn)工具球點(diǎn)(TB點(diǎn))和光學(xué)工具球點(diǎn)(0ΤΡ點(diǎn))，利用激光跟蹤儀進(jìn)彳丁精確安裝。
[0034]如圖2所示的，底架2是檢測裝置的基礎(chǔ)平臺，是安裝定位各部件的坐標(biāo)平臺。底架2優(yōu)選被設(shè)計為具有足夠的剛性，例如，采用方鋼管焊接成框架結(jié)構(gòu)，四周有加強(qiáng)板，上表面焊有鋼板作為底架的工作平臺。有利地，根據(jù)大型飛機(jī)蒙皮零件結(jié)構(gòu)形式及制造工藝性，為便于焊接和吊運(yùn)安裝，底架2采取分段鋼架結(jié)構(gòu)。圖2示例性示出為兩段結(jié)構(gòu)，其中，每段結(jié)構(gòu)的底部安裝有可調(diào)節(jié)支承單元10調(diào)節(jié)平面度，并裝有吊環(huán)螺釘11便于吊運(yùn)。底架2上合理布置有工具球球座9來設(shè)置基準(zhǔn)工具球點(diǎn)(TB點(diǎn))，以建立基礎(chǔ)坐標(biāo)系，進(jìn)而作為底架2、卡板組件、定位組件、測量組件等關(guān)鍵部件的統(tǒng)一定位基準(zhǔn)。如圖示的，在該實施方式中，在工作平臺的對角上布置四個工具球球座9，工具球靶心后退量可選用7.9375mm，從而建立四個TB點(diǎn)，根據(jù)3-2-1原則，可利用三個TB點(diǎn)建立基礎(chǔ)坐標(biāo)系，余下為輔助工具球。
[0035]應(yīng)意識到的是，由于飛機(jī)蒙皮形狀不規(guī)則、厚度小、剛性差，脫模后在自身重力作用下變形較大，所以在蒙皮外形檢測過程中，需設(shè)計合理的蒙皮支撐定位方式，補(bǔ)償蒙皮零件因夾緊力、自身重力引起的變形。也就是說，定位方式的合理設(shè)計是保證測量準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)。根據(jù)本發(fā)明，飛機(jī)蒙皮外形檢測裝置中的定位及布局包含以下:底架2的自身定位、卡板組件3在檢測裝置中的布局及定位、蒙皮I與卡板組件3的定位、測量組件5的布局及定位。通過建立于底架上的基礎(chǔ)坐標(biāo)系，能夠校準(zhǔn)底架工作平臺的平面度，以及調(diào)整卡板組件3和測量組件5等的準(zhǔn)確位置。
[0036]下面結(jié)合圖2至圖5來描述根據(jù)本發(fā)明的卡板組件3?？ò褰M件3包括彼此間隔開并固定于底架2上的多個卡板，其中，卡板具有與蒙皮理論外形一致的凸弧形型面來支撐定位蒙皮I。根據(jù)檢測要求，設(shè)定合理的卡板分布位置和數(shù)量，各卡板保持合理的固定間距，使蒙皮能最大程度地接近其自由狀態(tài)下的外形，保證檢測準(zhǔn)確性。由于卡板外形尺寸較大，卡板面向底架2的安裝側(cè)可設(shè)有開口用于連接設(shè)置于底架2上的支撐組件，例如支撐橫梁，通過角鋼將卡板與支撐組件連接，保證卡板可靠定位及固定。根據(jù)蒙皮I的變截面特征，卡板還可被設(shè)計成兩種規(guī)格。結(jié)合圖2