CN105444721B - 一种非刚性异形复合材料构件的型面检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非刚性异形复合材料构件的型面检测方法，属于零件加工制造检测领域，该方法能够避免自由状态下进行型面的检测所带来的不符合最终使用状态的问题，并且能够保证该构件在检测时排除自身的形变误差。该方法包括以下步骤：1、按照构件加工的模具设计加工一套带有三平面基准的检测模具，2、将构件通过边缘与检测模具贴合，并在模具表面覆盖标准厚度薄膜通过抽真空的方式将构件与检测模具紧密贴合，3、采用接触式测量手段采集构件表面的数据点，4、通过三个基准平面建立基准，与理论模型坐标系拟合后得到结果。该方法保证了被测构件的表面能够有均匀分布的加载力，完美的解决了由于加载力不均导致的不受力部分翘起的问题。

Description

一种非刚性异形复合材料构件的型面检测方法
技术领域
本发明属于零件加工制造检测领域，涉及复合材料构件的型面检测。
背景技术
非刚性异形复合材料构件主要用于高超声速飞行器在高速飞行中将飞行器外型面与空气高速摩擦产生的高温与飞行器金属材料本体隔绝，以保证飞行器内部温度在适当的范围内，例如航天飞机外表面等等。
根据这种材料的用途，就可以判断其自身的型面必然与飞行器表面的型面是一致的，并且近些年的飞行器型面趋于异形化，与飞行器表面紧密贴合，因此这种材料的构件必然存在两个特点：异形、非刚性。
此类构件最终的成形方法一般都是在模具的基础上最终定型后，在模具的基准上进行最后一步的成形加工，加工完成后从模具上取下，此时，该构件已经没有了任何检测基准，并且自身型面存在1～2mm的形变，在自由状态下进行型面的检测显然不符合最终的使用状态以及型面的结果必然会受自身形变影响导致超差。
通过以上的描述，需要提供一种该构件的型面检测方法，能够解决下列问题：1、如何采取有效的基准进行型面检测；2、如何保证该构件在检测时排除自身的形变误差。
发明内容
本发明解决的技术问题是，提供一种非刚性异形复合材料构件的型面检测方法，能够避免自由状态下进行型面的检测所带来的不符合最终使用状态的问题，并且能够保证该构件在检测时排除自身的形变误差。
本发明的技术方案是：一种非刚性异形复合材料构件的型面检测方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：
S1、按照被测构件加工的模具设计加工一带有三平面基准的检测模具：
所述的检测模具的上表面与加工模具的贴合面具有同样型面和基准，检测模具有三个基准平面，三个基准平面建立的坐标系与理论模型拟合；
S2、将被测构件与检测模具贴合：
将被测构件主型面与检测模具主型面贴合，贴合方式与被测构件加工时被测构件与加工模具贴合的方式相同；检测模具与被测构件贴合面上的两个相邻的边缘上，模具的边缘与被测构件的边缘重合；
S3、将上述整个表面覆盖厚度的薄膜，通过薄膜内抽真空，使将被测构件与检测模具紧密贴合：薄膜厚度大于等于0.1mm，厚度均匀；
S4、采用接触式测量方法采集被测构件表面的若干点的位置坐标；
S5、三个基准平面为基准建立坐标系，使其与被测构件理论模型的坐标系重合，计算被测构件表面采集坐标的点到被测构件理论模型对应的表面的距离，得到被测构件的型面偏差。
优选地，在步骤S3中，抽真空压力保持在0.03MPa～0.1MPa范围内。
优选地，在步骤S1中还包括以三个基准平面为基准，对检测模具的型面(上表面)进行检查，保证检测模具符合设计公差要求；
1、按照构件加工的模具设计加工一套带有三平面基准的检测模具，2、将构件通过边缘与检测模具贴合，并在模具表面覆盖标准厚度薄膜通过抽真空的方式将构件与检测模具紧密贴合，3、采用接触式测量手段采集构件表面的数据点，4、通过三个基准平面建立基准，与理论模型坐标系拟合后得到结果。
本发明的有益效果是：
本方法使用标准厚度薄膜覆盖被测构件表面，通过抽真空方式进行加载，保证了被测构件的表面能够有均匀分布的加载力，完美的解决了由于加载力不均导致的不受力部分翘起的问题。
使用该方法不但能够保证构件的检测基准与理论模型按照设计方法充分拟合，还能够保证最终的检测数据与实际使用状态一致，并且还能够去除构件的非刚性的特性造成的自身形变误差。
该方法能够推广应用至其他非刚性异形面材料构件的型面检测中。
附图说明
图1本发明的一种非刚性异形复合材料构件的型面检测方法流程图；
图2本发明的方法中的抽真空检测示意图。
其中，1-被测构件，2-检测模具，3-基准平面(三个)，4-抽真空薄膜。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步详细地描述。
本发明的一种非刚性异形复合材料构件的型面检测方法，流程如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤1：按照构件加工的模具设计加工一套带有三平面基准的检测模具：
所述的检测模具的上表面与加工模具的贴合面(加工模具与被测构件的贴合面)具有同样型面和基准，检测模具有三个基准平面，即检测模具水平方向的底面，一侧的侧端面，与该侧端面垂直的侧面为三个基准平面；三个基准平面用来将检测模具的实际坐标系与理论模型坐标系拟合；即三个基准平面建立的坐标系与理论模型坐标系拟合；
如图2所示，为检测模具与被测构件，以及薄膜的放置方式；检测模具有三个平面基准用来建立实际坐标系。
步骤2：采用高精度接触式测量方法，以三个基准平面为基准，对检测模具的型面(上表面)进行检查，保证检测模具符合设计公差要求；
步骤3：将被测构件主型面(与加工模具的贴合面)与检测模具主型面(与加工模具一致的型面)贴合，贴合方式参照被测构件加工时被测构件与加工模具贴合的方式；检测模具与被测构件贴合面上的两个相邻的边缘上，模具的边缘与被测构件的边缘重合；
步骤4：在检测模具的整个表面采用标准厚度的薄膜(例如0.1mm厚度)将被测构件与检测模具包裹在内，将包裹被测构件与检测模具的薄膜内的空间抽真空，抽真空压力保持在0.03MPa～0.1MPa范围内，根据被测构件的刚性选择合适的压力，目的是保证被测构件表面均匀受力加载并与检测模具紧密贴合。
步骤5：采用接触式测量方法采集被测构件表面(主型面)的若干点的位置坐标，以及检测模具的三个基准平面上的点的位置坐标。
步骤6：对上述数据进行处理，以三个基准平面为基准建立坐标系，其与被测构件理论模型坐标系重合，计算被测构件表面采集坐标的点到被测构件理论模型对应的表面的距离，即为被测构件的型面偏差。

Claims (3)

1.一种非刚性异形复合材料构件的型面检测方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：
S1、按照被测构件加工的模具设计加工一带有三平面基准的检测模具：
所述的检测模具的上表面与加工模具的贴合面具有同样型面和基准，检测模具有三个基准平面，三个基准平面建立的坐标系与理论模型拟合；
S2、将被测构件与检测模具贴合：
将被测构件主型面与检测模具主型面贴合，贴合方式与被测构件加工时被测构件与加工模具贴合的方式相同；检测模具与被测构件贴合面上的两个相邻的边缘上，模具的边缘与被测构件的边缘重合；
S3、将被测构件与检测模具贴合后的整个表面覆盖薄膜使被测构件与检测模具包裹在内，通过薄膜内抽真空，使被测构件与检测模具紧密贴合：
薄膜厚度大于等于0.1mm，厚度均匀；
S4、采用接触式测量方法采集被测构件表面的若干点的位置坐标；
S5、以三个基准平面为基准建立坐标系，使其与被测构件理论模型的坐标系重合，计算被测构件表面采集坐标的点到被测构件理论模型对应的表面的距离，得到被测构件的型面偏差。
2.根据权利要求1所述的一种非刚性异形复合材料构件的型面检测方法，其特征在于，在步骤S3中，抽真空压力保持在0.03MPa～0.1MPa范围内。
3.根据权利要求1所述的一种非刚性异形复合材料构件的型面检测方法，其特征在于，在步骤S1中还包括以三个基准平面为基准，对检测模具的型面上表面进行检查，保证检测模具符合设计公差要求。
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