[發明專利]一種基于特征距離的模具定位方法

有效

• 申請號: 201310236491.5
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN103302162A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 彭靜文;萬敏;李衛東;張樂
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B21D22/22
• 分類號: B21D22/22;B21D43/00
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種基于特征距離的模具定位方法，其步驟如下：

步驟一：模具初始擺放

蒙皮零件拉伸成形模具的初始擺放是將實際模具放置在拉形設備的坐標系中，是進行模具定位測量和拉形過程的準備工作；

模具擺放在標準墊塊上，與墊塊一同放置在拉形設備的坐標系中，標準墊塊是工廠自制的標準件，按高度和墊塊所能承的模具重量進行區分；模具初始擺放首先根據蒙皮拉形模具外形尺寸和質量，選擇標準墊塊；然后按照工廠工藝規程擺放墊塊和模具，測量墊塊頂面水平度，確保墊塊放置水平，記錄墊塊高度H與模具特征點距模具底面高度h；

步驟二：運動設備

運動設備是將ACB?FET系列橫拉機的設備夾鉗運動到指定位置，使夾鉗特征點與模具特征點處于是同一水平面內，便于距離測量；

（1）確定坐標

確定夾鉗特征點在測量時所在的坐標位置，由墊塊的高度與模具特征點距模具底面的距離，確定模具特征點所在水平面的高度即Z坐標；通過模具的外形尺寸和理論擺放的空間位置，確定夾鉗特征點在X軸上的位置即X坐標；根據夾鉗特征點在夾鉗上的位置，能得到夾鉗特征點的Y坐標；

（2）設備反解

ACB?FET系列橫拉機的運動反解是通過夾鉗特征點的坐標位置，根據拉形設備的機構特點求解出并聯機構上各個作動筒的長度，即設備的運動參數；ACBFET系列數控橫拉機用于飛機蒙皮零件橫拉成形；該設備呈左右對稱結構，每側一個直鉗口夾鉗，兩個橫向作動筒，兩個縱向作動筒，組成兩對四桿并聯機構；夾鉗的空間位置與姿態由四個作動筒的伸長共同確定；進行定位測量時，為了簡化運動反解的計算過程，設定夾鉗軸線與Y軸平行，因此只需計算夾鉗在ZX平面內的位置，即只需計算Z作動筒和A作動筒的伸長量；

（3）驅動設備

將ACB?FET系列橫拉機反解得到的拉形機各個作動筒的伸長量，輸入數控橫拉機控制系統界面驅動設備運動，使夾鉗運動到指定位置，用于進行距離測量；

步驟三：測量計算

測量過程是測量夾鉗各個特征點到模具各特征點的距離，然后經過幾何計算，得到特征點的坐標；

（1）?距離測量

在左側、右側兩個夾鉗上分別標記兩個特征點，記為P_L1、P_L2和P_R1、P_R2;在模具上標記兩個特征點，記為T_L和T_R;分別測量P_L1、P_L2到T_L的距離和P_R1、P_R2;到T_R的距離;

（2）?幾何計算

在步驟二驅動設備運動之后，夾鉗上特征點與模具特征點處于同一高度的水平面內，因此模具定位計算可利用平面幾何的求解方法，計算模具特征點的坐標；

以左側為例，模具特征點T_L的具體坐標可由以P_L1為圓心，L_L1為半徑的圓與以P_L2為圓心，L_L2為半徑的圓的交點確定，同理可以確定右側模具特征點T_R的具體坐標；

步驟四：模具定位計算

通過測量計算得到的模具特征點的具體坐標，與模具特征點理論坐標進行比較計算，得出模具頂面墊塊放置平面內的平移向量與轉動角度；

步驟五：修正數控代碼進行拉形

由步驟四計算得到的變換參數，將理論模具變換到實際模具擺放位置，以新的模具位置為基準，應用工藝參數生成與實際模具位置相符的設備數控代碼，將拉形設備數控代碼輸入ACB?FET橫向拉形機，對拉形機進行空載運行，檢查設備運動是否與所設計的工藝參數相符，檢查無誤后，進行蒙皮拉形；

通過上述五個步驟，實現拉形模具空間位置的快速定位，通過模具實際位置來修正拉形軌跡的方法，讓蒙皮零件的拉伸成形過程符合實際情況，使因模具擺放位置偏差對零件成形精度的影響得以小，減少了定位工裝的使用，保證飛機蒙皮零件生產的精度。

2.根據權利要求1所述的一種基于特征距離的模具定位方法，其特征在于：在步驟二中所述的通過夾鉗特征點的坐標求解設備運動參數的方法，利用設備機構特點與數控拉形設備的精確控制能力，實現了通過夾鉗運動軌跡生成數控代碼，對拉形過程進行精確控制。

3.根據權利要求1所述的一種基于特征距離的模具定位方法，其特征在于：在步驟三中所述的測量特征點間距離來確定模具特征點位置的方法，通過簡單的測量和幾何計算，實現模具空間位置確定，該方法簡單實用，便于實施。