[發明專利]一種大型不規則回轉型面構件的配對加工方法

無效

• 申請號: 200910012586.2
• 申請日: 2009-07-15
• 公開（公告）號: CN101612713A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 王春
• 申請（專利權）人: 大連交通大學
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00;B24B49/02;G05B19/401;G05B19/4103;G01B21/20
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司
• 代理人: 李洪福

技術領域

本發明涉及一種大型回轉型面構件的配對加工方法，特別是一種大型不規則回轉型面構件的配對加工方法。

背景技術

大型蜂窩共底構件是運載火箭末級推進劑箱中的關鍵部件之一，用于隔離液氫、液氧燃料，要求它具有很高的隔溫隔熱和抗壓能力以及較輕的重量。該構件是大型橢圓回轉型面球冠構件，由復合材料制成的蜂窩夾芯和鋁合金制成的上、下底蒙皮通過配合、粘接固化而成。蒙皮內表面即蒙皮與蜂窩夾芯的接觸面的設計形狀為理論橢圓回轉型面，由于蒙皮是用薄鋁合金板制成的，而薄鋁合金板在制造過程中有彈性變形、焊接時有較大的焊接變形，因而造成回轉型面和焊縫不規則，蒙皮內表面的實際形狀相對理論橢圓回轉型面有較大的誤差，最大的法向誤差達10mm左右。

為保證球冠構件粘接固化的高質量，即蒙皮與蜂窩夾芯表面的單個脫粘面積應小于625平方毫米、脫粘總面積不應大于蒙皮表面積的0.5％，因此要求粘接固化前蒙皮與蜂窩夾芯表面的法向配合間隙應小于0.2mm，只有蜂窩夾芯的上、下表面分別與上、下底蒙皮內表面的形狀、尺寸完全一致，才能使其粘接面積符合設計要求，而手工打磨方法和加工理論橢圓球面的數控加工方法都無法滿足上述的生產要求。

發明內容

為解決現有技術存在的上述問題，本發明要設計一種可以使蒙皮與蜂窩夾芯表面的法向配合間隙小于0.2mm的大型不規則回轉型面構件的配對加工方法。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：一種大型不規則回轉型面構件的配對加工方法包括掃描測量蒙皮內表面、建立數學模型并生成蜂窩夾芯表面的數字化配對加工點集、對蜂窩夾芯上下表面分別進行加工，具體包括以下步驟：

A、掃描測量蒙皮內表面：利用三維模擬測頭對蒙皮的實際配合曲面進行自動跟蹤測量和數據采集，獲得三維模擬測頭觸指球端中心的數據點集[P]；

B、建立數學模型并生成蜂窩夾芯表面的數字化配對加工點集：對取得的數據點集[P]進行等距計算的數學處理，得到蒙皮實際表面上相應的點集[P1]，對理論蒙皮曲面進行位置優化，使實測曲面相對理論曲面的最大法向誤差達到最小，以減少或消除系統定位誤差，使誤差均化，然后進行表面數據陰陽模轉換處理，生成蜂窩夾芯表面的數字化配對加工點集[Q]；根據砂輪半徑和蜂窩夾芯表面數字化配對加工點集[Q]，進行砂輪半徑補償，得到砂輪中心運動軌跡的點集[M]；

C、對蜂窩夾芯表面加工：采用以回轉軸C軸為基準的三軸聯動插補方法(XZC)，分別磨削加工蜂窩夾芯的上下表面。

本發明所述的掃描測量蒙皮內表面的具體方法包括以下步驟：

A1、工件安裝：測量蒙皮內表面實際曲面時，蒙皮安裝定位在回轉工作臺上進行回轉運動，三維模擬測頭安裝在刀架上作X和Z軸運動，溜板水平移動方向為X軸，刀架垂直移動方向為Z軸，工作臺回轉運動軸為C軸；

A2、掃描測量：采用三維模擬測頭對蒙皮內表面實際曲面進行自動跟蹤掃描和數據采集，建立數據點集[P]，自動跟蹤掃描原理是在掃描過程中三維模擬測頭觸指球端觸壓測量表面，通過保持三維模擬測頭綜合壓偏量不變，控制三維模擬測頭連續地沿著被測表面切線方向運動，完成被測表面的自動跟蹤測量。

本發明所述的自動跟蹤測量分為母線測量方式、分層周進測量方式和螺旋周進測量方式；

采用所述的母線測量方式時，回轉工作臺沿C軸定位在指定角度位置，X、Z軸參與自動跟蹤控制，控制算法為：

V_X＝±V_T·δ_z/δ_xz+V_R·δ_x/δ_xz

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