大型复材高精度难点零件的MBD测量工艺

摘要

本发明公开了大型复材高精度难点零件的MBD测量工艺，将高精度难点零件放在铣切工装上，结合激光跟踪仪、CMM三坐标测量机、工装和工艺方案的制定的综合应用，在MBD数模自然状态下对高精度难点零件进行测量；所述CMM三坐标测量机在建立坐标系时，采用零件数模ABC基准，先进行ABC基准约束，再建立对应的坐标系，最后对标定的测量要素进行测量。本发明所述测量方法，效率高、测量数据准确。

说明书

技术领域

本发明涉及大型复材高精度难点零件测量领域，具体的说，是大型复材高精度难点零件的MBD测量工艺。

背景技术

对于批量生产的大型复材高精度难点零件，零件往往采用铣切后在铣夹上真空吸附状态下，用激光跟踪仪采用最佳拟合的方法测量轮廓和孔位。

一方面，现有技术在真空吸附状态下对零件进行测量，而零件实际使用时并不是处于真空吸附状态，因此测量数据不准确；另一方面，现有技术测量时建立的三坐标并未约束设计基准，在测量过程中拟合曲线会进行额外补偿导致测量数据有偏差，零件的移动也会导致测量的数据有偏差。

发明内容

本发明的目的在于提供大型复材高精度难点零件的MBD测量工艺，实现大型复材高精度难点零件测量数据的准确测量。

本发明通过下述技术方案实现：大型复材高精度难点零件的MBD测量工艺，将高精度难点零件放在铣切工装上，结合激光跟踪仪、CMM三坐标测量机、工装和工艺方案的制定的综合应用，在MBD数模自然状态下对高精度难点零件进行测量；所述CMM三坐标测量机在建立坐标系时，采用零件数模ABC基准，先进行ABC基准约束，再建立对应的坐标系，最后对标定的测量要素进行测量。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述CMM三坐标测量机建立坐标系前，先在高精度难点零件上开设作为测量基准的K孔。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述CMM三坐标测量机建立坐标系的具体步骤如下：

步骤S101：A基准面与铣切工装表面贴合，手动在与A基准面贴合的工装面上各测量5点建立平面，定义Z0、Z+；

步骤S102：手动采集B基准K孔孔心，投影到Z0平面一点(B’)，此点定义为坐标原点，定义X0；手动采集C基准K孔孔心，投影到Z0平面一点(C’)，B、C基准投影点(B’、C’)连线定义X+；

步骤S103：用已定义的X+、X0、Z+、Z0，建立高精度难点零件右手测量坐标系M1，通过激光跟踪仪、三坐标测量机测量高精度难点零件的轮廓及孔位；

步骤S104：当高精度难点零件测量完后，重新检查测量基准要素是否符合设计要求，若符合则测量结束，若不符合则重新执行步骤S100重新测量；所述测量基准要素是否符合设计要求包括B、C两个基准元素公差是否符合设计要求、高精度难点零件是否移动、建立的坐标系是否正确。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述高精度难点零件为蒙皮时，所述CMM三坐标测量机建立坐标系的具体步骤如下：

步骤S201：A基准面与铣切工装表面贴合，手动在与A基准面贴合的工装面上各测量5点建立平面，定义Z0、Z+；

步骤S202：手动采集B基准K孔孔心，投影到Z0平面一点(B’)，此点定义为坐标原点，定义X0；手动采集C基准K孔孔心，投影到Z0平面一点(C’)，B、C基准投影点(B’、C’)连线定义X+；

步骤S203：用已定义的X+、X0、Z+、Z0，建立高精度难点零件右手测量坐标系M1，通过激光跟踪仪采用最佳拟合方法测量高精度难点零件的轮廓及孔位；

步骤S204：当高精度难点零件测量完后，重新检查测量基准要素是否符合设计要求，若符合则测量结束，若不符合则重新执行步骤S100重新测量；所述测量基准要素是否符合设计要求包括B、C两个基准元素公差是否符合设计要求、高精度难点零件是否移动、建立的坐标系是否正确。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S203中最佳拟合方法是指，利用蒙皮铣夹工装上的面采点与蒙皮数模型面拟合，测量轮廓及孔位。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S203中，测量高精度难点零件中蒙皮的轮廓时，增加轮廓测量点位数量、工装型面采点数量。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述轮廓测量点位数量增加至550-650点，工装型面采点数量增加至20-150点。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S101中，为了确保高精度难点零件安装到铣切工装上与工装表面贴合，用多个K孔定位，并通过等间距设置的等重的沙袋加压进行压紧。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S101中，按BAC5317的要求采用压沙袋的方式进行高精度难点零件的压紧。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明为MBD自然状态下高精度难点零件的测量工艺方案，结合激光跟踪仪、CMM三坐标测量机、工装和工艺方案的综合应用，测量精度高且测量数据真实、准确；

(2)本发明中采用压沙袋的方式，使得测量时高精度难点零件的检测状态符合BAC5317“纤维增强复材零件”表Ⅺ“已完成固化零件的可接受偏离标准”规定12英寸间距上施加10磅的定位力的要求。

附图说明

图1是飞机前梁示意图。

图2为蒙皮示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

飞机的前梁、蒙皮作为典型的大型复材高精度难点零件，其测量需要采用零件数模ABC基准、符合MBD数模定义要求、测量时符合相应标准。

针对飞机的前梁、蒙皮等大型复材高精度难点零件的测量，现有技术存在以下缺陷：

1)激光跟踪仪测量孔位形位公差GD&T未采用零件数模ABC基准，不符合MBD数模定义要求。

2)测量时的检测状态不符合BAC5317“纤维增强复材零件”表Ⅺ“已完成固化零件的可接受偏离标准”规定12英寸间距上施加10磅的定位力的要求。

实施例1：

本实施例以飞机的前梁为例，说明大型复材高精度难点零件的MBD测量工艺。

如图1所示，飞机的前梁总长10米，按ABC基准采用12米CMM三坐标测量机、结合激光跟踪仪进行测量，采用压沙袋的方式进行测量。

将高精度难点零件放在铣切工装上，结合激光跟踪仪、CMM三坐标测量机、工装和工艺方案的制定的综合应用，在MBD数模自然状态下对高精度难点零件进行测量；所述CMM三坐标测量机在建立坐标系时，采用零件数模ABC基准，先进行ABC基准约束，再建立对应的坐标系，最后对标定的测量要素进行测量。

所述CMM三坐标测量机建立坐标系前，先在高精度难点零件上开设作为测量基准的K孔。

所述CMM三坐标测量机建立坐标系的具体步骤如下：

步骤S101：A基准面与铣切工装表面贴合，手动在与A基准面贴合的工装面上各测量5点建立平面，定义Z0、Z+；

步骤S102：手动采集B基准K孔孔心，投影到Z0平面一点(B’)，此点定义为坐标原点，定义X0；手动采集C基准K孔孔心，投影到Z0平面一点(C’)，B、C基准投影点(B’、C’)连线定义X+；

步骤S103：用已定义的X+、X0、Z+、Z0，建立高精度难点零件右手测量坐标系M1，通过激光跟踪仪、三坐标测量机测量高精度难点零件的轮廓及孔位；

步骤S104：当高精度难点零件测量完后，重新检查测量基准要素是否符合设计要求，若符合则测量结束，若不符合则重新执行步骤S100重新测量；所述测量基准要素是否符合设计要求包括B、C两个基准元素公差是否符合设计要求、高精度难点零件是否移动、建立的坐标系是否正确。

所述步骤S101中，为了保证前梁安装导铣切工装上保证与工装贴合，用3个K孔定位。同时，每隔300mm用10磅的沙袋加压进行压紧。所述3个K孔均满足

由于K孔本身有形位公差的要求，同时作为C孔的基准，必须严格控制10米前梁的变形误差。所以步骤S101中，3个K孔作为测量基准的控制实施方案：前梁铺叠工装LM上先开中间的K孔，去除抓紧再经24小时停放后(变形释放)再开两端的孔。

所述步骤S104中，B、C两个基准元素公差为0.05mm。

本实施例中，孔位测量精度为±0.17mm。

实施例2：

本实施例以蒙皮为例，说明大型复材高精度难点零件的MBD测量工艺。

所述CMM三坐标测量机建立坐标系的具体步骤如下：

步骤S201：A基准面与铣切工装表面贴合，手动在与A基准面贴合的工装面上各测量5点建立平面，定义Z0、Z+；

步骤S202：手动采集B基准K孔孔心，投影到Z0平面一点(B’)，此点定义为坐标原点，定义X0；手动采集C基准K孔孔心，投影到Z0平面一点(C’)，B、C基准投影点(B’、C’)连线定义X+；

步骤S203：用已定义的X+、X0、Z+、Z0，建立高精度难点零件右手测量坐标系M1，通过激光跟踪仪采用最佳拟合方法测量高精度难点零件的轮廓及孔位；

步骤S204：当高精度难点零件测量完后，重新检查测量基准要素是否符合设计要求，若符合则测量结束，若不符合则重新执行步骤S100重新测量；所述测量基准要素是否符合设计要求包括B、C两个基准元素公差是否符合设计要求、高精度难点零件是否移动、建立的坐标系是否正确。

所述步骤S203中最佳拟合方法是指，利用蒙皮铣夹工装上的面采点与蒙皮数模型面拟合，测量轮廓及孔位。

所述步骤S203中，测量高精度难点零件中蒙皮的轮廓时，增加轮廓测量点位数量、工装型面采点数量。所述轮廓测量点位数量增加至550-650点，工装型面采点数量增加至20-150点。

所述轮廓测量点位数量由以前的147点增加到600点。增加工装型面采点，用以辅助拟合蒙皮型面。为保证蒙皮在工装上正确定位，零件加工后需将蒙皮取下，采集完点后取掉真空铣夹上的密封条重新装夹，蒙皮两端需保留耳片。

本实施例中，轮廓测量点的取点原则，按“SQR 004数字产品定义的控制和使用的供应商”文件中的取点要求。此取点原则并不是本技术方案的改进点，也不影响本技术方案的实现，故不再赘述。

所述步骤S201中，为了保证蒙皮安装导铣切工装上保证与工装贴合，按BAC5317的要求采用压沙袋的方式固定零件。

当高精度难点零件为蒙皮时，由于零件MBD上定义的基准目标在零件外且与LM铺叠工装上的定位基准存在差异，因此允许采用轮廓加型面的最佳拟合的方法来进行测量，利用蒙皮铣夹工装(零件以外)上的面采点与零件数模型面拟合，测量孔位和轮廓。此时可建立衍生数模延伸零件型面，同时分析数据处理时适当增加孔位测量点权重。

实施例3：

本实施例在上述实施例基础上，做进一步优化，按BAC5317的要求采用压沙袋的方式固定零件。具体是指，每隔约300mm用10磅的沙袋加压进行压紧。

本实施例中采用压沙袋的方式，使得测量时高精度难点零件的检测状态符合BAC5317“纤维增强复材零件”表Ⅺ“已完成固化零件的可接受偏离标准”规定12英寸间距上施加10磅的定位力的要求。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。