CN105538015A - 一种叶片类复杂薄壁型面零件自适应定位方法 - Google Patents

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夏玥
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Abstract

本发明公开了一种叶片类复杂薄壁型面零件自适应定位方法，包括如下方法步骤：(1)预定位摆放零件；(2)执行机构抓取零件；(3)抓取零件状态检测；(4)调整零件姿态；(5)浇注低熔点合金；(6)低熔点合金冷却夹紧完成后，六轴机械手脱离零件接触或将带合金块的零件送至指定位置。本发明可以实现无人干预的自动定位，降低对零件一致性要求，取消接触定位点，避免定位点磨损、虚定位、过定位、定位夹紧受力变形等问题，极大提高了薄壁叶片或复杂型面定位精度，并可实现针对每一件零件的状态进行自适应调整，保证定位固定后的加工与叶身或复杂型面的相对位置，采用本发明浇注定位后零件位置一致性好，能满足大批量自动化生产的需要。

Description

一种叶片类复杂薄壁型面零件自适应定位方法
技术领域
本发明属于机械零部件加工技术领域，具体是涉及一种叶片类复杂薄壁型面零件自适应定位方法。
背景技术
叶片类复杂型面零件在加工过程中通常需要进行基准转换定位加工，当需要使用叶身或复杂型面定位夹紧时，由于型面形状不规则、叶身刚性差，导致定位变形、夹紧精度差。目前，通常是采用六点接触预定位工装定位，采用这种定位方式在定位时须人工装夹，并确保全部定位点接触，然后夹紧。采用这种定位方式在定位精度、薄壁零件定位变形、定位点干涉等方面存在很多问题，导致零件定位夹紧后一致性较差，难以满足加工精度要求，并且难以适应大批量自动化生产的要求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有复杂型面在加工过程中的定位方式所存在的不足，提供了一种叶片类复杂薄壁型面零件自适应定位方法。进而提高零件的定位精度，同时适应大批量自动化生产要求。
本发明是通过如下技术方案予以实现的。
一种叶片类复杂薄壁型面零件自适应定位方法，包括如下方法步骤：
(1)预定位摆放零件；
(2)执行机构抓取零件：根据需要选用多自由度执行机构抓取零件；
(3)抓取零件状态检测：采用实时检测确定零件实际相对位置；
(4)调整零件姿态：抓取执行机构根据步骤(2)中检测的数据调整零件相对位置，使之符合定位位置要求，并根据定位精度要求和执行机构精度决定是否进行再次检测验证，通过抓取执行机构保证零件相对浇注夹具位置正确，完成定位；
(5)浇注低熔点合金：在浇注低熔点合金时进行浇注锡铋合金夹紧零件；
(6)低熔点合金冷却夹紧完成后，六轴机械手脱离零件接触或将带合金块的零件送至指定位置。
所述步骤(4)中通过检测设备实测零件相对位置信息。
所述步骤(4)中通过控制器使用上一步检测数据，调整六轴机械手位置，使零件姿态调整至所需位置。
所述控制器采用传感器、控制电路、计算机或软件系统。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明可以实现无人干预的自动定位，降低对零件一致性要求，取消接触定位点，避免定位点磨损、虚定位、过定位、定位夹紧受力变形等问题，极大提高了薄壁叶片或复杂型面定位精度，并可实现针对每一件零件的状态进行自适应调整，保证定位固定后的加工与叶身或复杂型面的相对位置。使用本发明方法，无需事先对零件进行检测，在定位过程中可以自动剔除不合格零件；定位过程中叶身型面不受任何外力约束，不产生应力，不产生变形；浇注定位后零件位置一致性好，能满足大批量自动化生产的需要。
附图说明
图1为本发明所述定位方法流程图；
图2为本发明定位装置布置示意图；
图3为本发明中零件处于定位状态示意图。
图中：1-执行机构，2-光学检测仪器，3-自动浇注设备，4-浇注夹具，5-零件，6-冷却水箱，7-零件库。
具体实施方式
下面结合附图进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1所示，本发明所述的一种叶片类复杂薄壁型面零件自适应定位方法，主要包括如下方法步骤：
(1)预定位摆放零件：零件利用V形定位块或标准间距零件箱按统一方式摆放，方便执行机构抓取；采用该预定位摆放零件方式，零件无需加紧，定位精度可低至数毫米级别。
(2)执行机构抓取零件：根据需要选用多自由度执行机构抓取零件；如2所示，采用六轴机械手作为执行机构1抓取零件5。采用六轴机械手可以方便直接地在三维空间调整零件的姿态，执行精度等于机械手精度，零件定位精度高，可靠性好，可以充分、准确利用如下步骤(3)检测获得的零件相对位置信息；理论上也可以使用五轴机械手，但是由于少一个自由度，需要对零件空间位置进行换算、近似，会增大零件的定位误差。当然也可以使用自由度更少的执行机构，但这样会导致对预定位精度要求提高，并且降低了本发明的自适应能力。
(3)抓取零件状态检测：采用实时检测确定零件实际相对位置；如图2所示，采用光学检测仪器2快速检测零件5的实际相对位置。执行机构抓取零件5后，由执行机构将抓取的零件5送至光学检测仪器2工作范围内，检测设备在零件5被抓取状态检测零件5的几何数据，从而确定零件5相对抓取机构相对位置。在技术方案中可使用多种检测仪器设备，包括三坐标测量机、光栅式扫描仪、白光扫描仪、激光扫描仪、专用测量工具等多种接触或非接触检测仪器设备，但出于提高效率和更好的检测覆盖，本技术方案首选光学扫描仪设备。
(4)调整零件姿态：抓取执行机构根据步骤(2)中检测的数据调整零件相对位置，使之符合定位位置要求，根据定位精度要求和执行机构精度决定是否进行再次检测验证，通过抓取执行机构1保证零件相对浇注夹具4位置正确，完成定位；
(5)浇注低熔点合金：在浇注低熔点合金时进行浇注锡铋合金夹紧零件；低熔点合金是一种熔化温度较低的金属合金，熔化温度多在三百摄氏度左右。
(6)低熔点合金冷却夹紧完成后，六轴机械手脱离零件接触或将带合金块的零件送至指定位置。
所述步骤(4)中通过检测设备实测零件相对位置信息。在本技术方案中可使用多种检测仪器设备，包括三坐标测量机、光栅式扫描仪、白光扫描仪、激光扫描仪、专用测量工具等多种接触或非接触检测仪器设备，但出于提高效率和更好的检测覆盖，本技术首选光学扫描仪设备。如图2所示，光学检测仪器2为本技术方案中采用的一种检测设备。
所述步骤(4)中通过控制器使用上一步检测数据，调整六轴机械手位置，使零件5姿态调整至所需位置。所述控制器可采用传感器、控制电路、计算机或软件系统；这里的控制系统可以有多种实现方式，它要实现的功能包括：识别检测仪器设备获取的零件位置信息，将位置信息与定位要求比对，并生成执行机构控制代码，使零件到达定位要求位置，以及为实现这个功能的硬件电器，如PLC、电路板、电脑、伺服控制器、电线电路等。
如图2、图3所示，本发明所采用的测量部件包括执行机构1、光学检测仪器2、自动浇注设备3、浇注夹具4、冷却水箱6及控制器，其中光学检测仪器2和浇注夹具4处于执行机构1的有效活动范围之内，冷却水箱6位于浇注夹具4下方，冷却水箱6所处位置可以为部件4提供可靠冷却，并且上述所有部件所处位置不能妨碍整个流程运动过程。自动浇注设备3用于对零件实施浇注。零件库7是为三维CAD软件提供零部件模型的插件，按种类分为紧固件(如螺钉、螺母、螺柱和螺栓、垫圈和档圈、销和键、铆钉和焊钉)、轴承、密封件、润滑件、电动机、液压缸、法兰、管接头等。
所述浇注夹具4内部中空，无需预定位点及加紧机构。
上述技术方案在实施过程中，根据需要选用多自由度执行机构抓取零件，采用实时检测确定零件实际相对位置，抓取执行机构根据检测数据调整零件相对位置，使之符合定位位置要求，根据需要决定是否进行再次检测验证，通过抓取执行机构保证零件相对夹具位置正确，完成定位，然后使用低熔点合金浇注或其他固定方法，固定零件位置，完成零件基准转换。该方案取消了与零件实际接触的定位点，通过零件位置实测数据控制伺服机构定位。零件定位精度依靠检测精度及执行机构精度保证，定位过程无需人工干预，适用于自动化生产。

Claims (4)

1.一种叶片类复杂薄壁型面零件自适应定位方法，其特征在于：包括如下方法步骤：
(1)预定位摆放零件；
(2)执行机构抓取零件：根据需要选用多自由度执行机构抓取零件；
(3)抓取零件状态检测：采用实时检测确定零件实际相对位置；
(4)调整零件姿态：抓取执行机构根据步骤(2)中检测的数据调整零件相对位置，使之符合定位位置要求，并根据定位精度要求和执行机构精度决定是否进行再次检测验证，通过抓取执行机构保证零件相对浇注夹具位置正确，完成定位；
(5)浇注低熔点合金：在浇注低熔点合金时进行浇注锡铋合金夹紧零件；
(6)低熔点合金冷却夹紧完成后，六轴机械手脱离零件接触或将带合金块的零件送至指定位置。
2.根据权利要求1所述的一种叶片类复杂薄壁型面零件自适应定位方法，其特征在于：所述步骤(4)中通过检测设备实测零件相对位置信息。
3.根据权利要求1所述的一种叶片类复杂薄壁型面零件自适应定位方法，其特征在于：所述步骤(4)中通过控制器使用上一步检测数据，调整六轴机械手位置，使零件姿态调整至所需位置。
4.根据权利要求3所述的一种叶片类复杂薄壁型面零件自适应定位方法，其特征在于：所述控制器采用传感器、控制电路、计算机或软件系统。
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