CN108225722B - 一种多用途辅助制造设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多用途辅助制造设备，其中，所述多用途辅助制造设备包括框架式主体、用于建立检测基准的靶标定位装置和固定装置，其中，靶标定位装置的至少一部分以及固定装置布置在所述框架式主体上。

Description

一种多用途辅助制造设备
技术领域
本发明涉及一种多用途辅助制造设备，该多用途辅助制造设备尤其应用于颤振模型，例如对颤振模型的制造以及检测。
背景技术
目前，受限于跨音速非定常空气动力学方程只存在数值解，无法被合理线性化或频域化，飞机的跨音速颤振特性，尤其是跨音速气流可压缩特性对于飞机的颤振特性的影响在飞机进行颤振试飞前只能通过跨音速颤振模型风洞试验进行验证，此类模型在本专业领域一般被称为“高速颤振风洞试验模型”或“高速颤振模型”。
用于验证飞机跨音速颤振特性的高速颤振风洞试验模型对于模型的型面、重量、刚度有非常高的要求。一般地，模型的型面必须通过严苛的型面尺寸检测(三坐标检测仪或激光跟踪仪检测手段)；模型的整体质量称量精度至少达到0.1g，各部件质量在加工过程中进行全过程控制；模型的刚度与大梁的截面尺寸、材料特性等因素有关，其截面尺寸也需通过同型面一样的尺寸检测。考虑到零件的尺寸是极易影响零件的质量的，尺寸检测在颤振模型加工过程中占有极为重要的位置。
在ARJ21及C919飞机的多种高速颤振模型的加工过程中，民用飞机高速颤振风洞试验模型在操纵面模型连接部位空间狭小(与飞机结构设计有关)，因此连接区的互换性是传统的"划线-钻孔-装配"技术难以保证的，考虑到模型的制造成本及连接的重要性，带舵面模型在连接区的互换性需要更为可靠的技术。
发明内容
在此基础上，本发明的目的是提供一种多用途辅助制造设备，借助该设备能够实现对颤振模型的制造以及检测。该多用途辅助制造设备搭建了一个检测、制造以及调整平台，可以利用激光跟踪仪等检测技术在该平台上对颤振模型加工过程中的梁、复材模型等进行尺寸检测，也能以在该平台上通过加装例如制孔工装的形式实现对模型的高精度制孔。
根据本发明的多用途辅助制造设备包括框架式主体、用于建立检测基准的靶标定位装置和固定装置，其中，靶标定位装置的至少一部分以及固定装置布置在所述框架式主体上。
根据本发明的优选的实施方式，所述靶标定位装置包括激光跟踪仪和至少三个激光跟踪仪靶点座，其中，利用激光跟踪仪靶点座调整激光跟踪仪以建立检测基准。
根据本发明的优选的实施方式，所述激光跟踪仪靶点座布置在所述框架式主体上。
根据本发明的优选的实施方式，所述框架式主体包括横梁和纵梁。
根据本发明的优选的实施方式，所述至少三个激光跟踪仪靶点座分散布置在所述框架式主体的横梁和纵梁上。
根据本发明的优选的实施方式，所述多用途辅助制造设备还包括用于为零件模型制孔的制孔工装。该零件模型例如可为大梁模型、安定面模型或舵面模型等。
根据本发明的优选的实施方式，所述多用途辅助制造设备还包括曲面限位卡板，其用于对零件模型的型面进行检测及固定。
根据本发明的优选的实施方式，所述曲面限位卡板是转动式曲面限位卡板。
根据本发明的优选的实施方式，所述固定装置包括如下的一种或多种的组合：用于固定制孔工装的制孔工装基座、用于固定曲面限位卡板的曲面限位卡板基座、用于固定零件模型的曲面限位卡座。
根据本发明的优选的实施方式，所述曲面限位卡座是丝杠抬升式曲面限位卡座。
根据本发明的优选的实施方式，所述多用途辅助制造设备应用于对颤振模型进行制造以及检测。
根据本发明的多用途辅助制造设备显著提高了零件模型的制孔装配精度及效率，解决了模型加工长期存在的因产量小，加工方不愿投入工装而导致的互换性问题，同时该设备也为激光跟踪仪检测提供了高精度的检测基准。本发明具备可持续收益性，具有巨大的经济效益，可以通过更换部件满足型号研制过程中多种颤振模型加工检测需要。
附图说明
根据在附图中示出的实施例详细阐述本发明。其中，
图1示出了根据本发明的多用途辅助制造设备的结构示意图；
图2示出了根据本发明的多用途辅助制造设备在对大梁模型制孔时的示意图；
图3示出了根据本发明的多用途辅助制造设备在对安定面模型和舵面模型进行检测或制孔时的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明优选实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但是，所描述的实施例仅仅是本发明优选实施例。基于本发明中的优选实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下详细描述中出现的方位术语，例如“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等是相对于附图中所示方向而言的。
图1示出了根据本发明的多用途辅助制造设备的结构示意图，该多用途辅助制造设备尤其应用于颤振模型，例如对颤振模型的制造以及检测。多用途辅助制造设备具有框架式主体1、靶标定位装置和固定装置。框架式主体1具有横梁和纵梁，其中，在该实施例中位于下方的横梁倾斜地布置。靶标定位装置包括激光跟踪仪(未示出)和若干个激光跟踪仪靶点座，其中，激光跟踪仪靶点座位置固定地布置在所述框架式主体上。在本发明中，激光跟踪仪靶点座优选至少为三个，至少三个激光跟踪仪靶点座分散布置，并没有位于同一横梁或同一纵梁上。激光跟踪仪靶点座用于校准激光跟踪仪并且为激光跟踪仪建立检测基准。根据应用情况，固定装置在该实施例中例如为制孔工装基座、曲面限位卡板基座、或曲面限位卡座等，或这些的组合。固定装置布置在框架式主体1的相应横梁或纵梁上。
根据本发明的多用途辅助制造设备搭建了一个检测、制造以及调整平台，可以利用激光跟踪仪等检测技术在该平台上对颤振模型加工过程中的梁、复材模型等进行尺寸检测，也能以在该平台上通过加装例如制孔工装的形式实现对模型的高精度制孔。相应的检测设备或制造工装、例如制孔工装等可通过固定装置安装在框架式主体1上。
在图1所示的一种优选实施方式中，框架式主体1具有三个横梁101、102、103以及两个纵梁111、112，其中，在各个横梁和纵梁上都布置有激光跟踪仪靶点座2。在第一横梁101和第二横梁102之间设置有至少一个曲面限位卡板，在此为转动式舵面曲面限位卡板7，其用于固定舵面模型并对其曲面进行检测。转动式舵面曲面限位卡板可松开地固定在第一横梁101和第二横梁102上的曲面限位卡板基座上。
在第二横梁102的面对第一横梁101的一侧上布置有至少一个激光跟踪仪靶点座2以及例如用于舵面-安定面模型连接接头的至少一个制孔工装基座5，例如用于舵面-安定面模型连接接头的制孔工装12可分别安装在制孔工装基座5上。
类似地，在第二横梁102和第三横梁103之间设置有至少一个曲面限位卡板，在此为转动式安定面曲面限位卡板6，其用于固定安定面模型并对其曲面进行检测。转动式安定面曲面限位卡板6可松开地固定在第二横梁102和第三横梁103上的曲面限位卡板基座上。在第二横梁102的面对第三横梁103的一侧上布置有例如用于安定面-舵面模型连接接头的至少一个制孔工装基座4，例如用于安定面-舵面模型连接接头的制孔工装11可分别安装在制孔工装基座4上。
此外，从图1中可看出，第三横梁103构造成倾斜的。在第三横梁103的面对第二横梁103的一侧上设置有至少一个曲面限位卡座，例如用于大梁的固定式曲面限位卡座9以及用于安定面模型的丝杠抬升式曲面限位卡座8。
此外，在框架式主体1的第一纵梁111的面对第二纵梁112的一侧上设置有例如用于模型根部接头的制孔工装基座3，在其上可安装用于大梁模型根部的制孔工装10。
下面根据实施例详细阐述根据本发明的多用途辅助制造设备的应用。
图2示出了根据本发明的多用途辅助制造设备在对大梁模型13制孔时的示意图。在此，转动式安定面曲面限位卡板6已被拆除。用于大梁模型根部的制孔工装10固定在用于模型根部接头的制孔工装基座3上。在此，通过将激光射到激光跟踪仪靶点座2上，借助激光跟踪仪靶点座2调整激光跟踪仪以建立检测基准。然后通过经调整的激光跟踪仪对制孔工装10上的制孔孔位进行检测。此后，通过用于大梁的固定式曲面限位卡座9以及必要时另外的夹具固定模型大梁13，在此通过经调整的激光跟踪仪对大梁模型的位置进行调整以使大梁模型上的待制孔部位对准制孔工装10上的制孔孔位，并通过例如电钻或其他设备对大梁模型13的根部进行制孔。
图3示出了根据本发明的多用途辅助制造设备进行检测或制孔时的示意图。其中图3特别示出了根据本发明的多用途辅助制造设备在对安定面模型14和/或舵面模型15进行检测或制孔时的示意图。在对安定面模型14和/或舵面模型15进行检测或制孔时，首先同样需要利用激光跟踪仪靶点座2调整激光跟踪仪以建立检测基准，这通过将激光射到激光跟踪仪靶点座2上来进行。然后通过经调整的激光跟踪仪对制孔工装10上的制孔孔位以及制孔工装11上的制孔孔位进行检测，根据检测结果调节制孔工装11和/或制孔工装基座4。在调整之后安装例如安定面模型14，其中，通过制孔工装10和丝杠抬升式曲面限位卡座8固定安定面模型14，其中将安定面模型的根部接头固定在制孔工装10上。此外，安定面模型14还通过至少一个转动式安定面曲面限位卡板6进行夹持，该至少一个转动式安定面曲面限位卡板6一方面辅助对安定面模型14的固定，另一方面还可通过曲面限位卡板6的曲面对安定面模型14的型面进行粗略检测。固定之后可通过制孔工装例如借助电钻或其他设备对安定面模型14进行制孔。
舵面模型15的制孔过程与安定面模型14的制孔过程类似，但是，由于舵面模型15没有根部接头，因此在利用激光跟踪仪靶点座2调整激光跟踪仪以建立检测基准之后以及根据建立的检测基准调整制孔工装12以及制孔工装基座5之后，仅使模型的制孔部位与制孔工装粗略对齐。此外，舵面模型15还通过至少一个转动式舵面曲面限位卡板7进行夹持，该至少一个转动式舵面曲面限位卡板7一方面辅助对舵面模型15的固定，另一方面还可通过曲面限位卡板7的曲面对舵面模型15的型面进行检测。在此，在舵面模型上选取特征点，在先前建立的检测基准下对该特征点进行检测，以用于调整舵面模型使得舵面模型上的待制孔部位与制孔工装的制孔孔位精确对齐。固定之后可通过制孔工装例如借助电钻或其他设备对舵面模型15进行制孔。
此外，根据本发明的多用途辅助制造设备还可对零件模型，例如大梁模型13、安定面模型14以及舵面模型15的型面尺寸进行检测。这例如通过如上所述在利用激光跟踪仪靶点座2调整激光跟踪仪以建立检测基准之后，通过激光跟踪仪对零件的型面尺寸进行检测。
根据本发明的多用途辅助制造设备已在模型实际加工过程中获得了运用。实践证明，根据本发明的多用途辅助制造设备提高了零件模型加工的精度，为模型的型面尺寸检测提供了新途径(激光跟踪仪)，且该辅助设备的接口通用，可以通过更换制孔工装实现多种零件模型的制孔及检测，具有巨大的经济效益。

Claims (7)

1.一种用于对颤振模型进行制造以及检测的多用途辅助制造设备，其特征在于，所述多用途辅助制造设备包括框架式主体、用于建立检测基准的靶标定位装置和固定装置，其中，靶标定位装置的至少一部分以及固定装置布置在所述框架式主体上；
其中，所述多用途辅助制造设备还包括曲面限位卡板，所述曲面限位卡板是转动式曲面限位卡板，其用于对零件模型的型面进行检测及固定，所述固定装置包括用于固定零件模型的曲面限位卡座，所述曲面限位卡座是丝杠抬升式曲面限位卡座。
2.根据权利要求1所述的多用途辅助制造设备，其特征在于，所述靶标定位装置包括激光跟踪仪和至少三个激光跟踪仪靶点座，其中，利用激光跟踪仪靶点座调整激光跟踪仪以建立检测基准。
3.根据权利要求2所述的多用途辅助制造设备，其特征在于，所述激光跟踪仪靶点座布置在所述框架式主体上。
4.根据权利要求2所述的多用途辅助制造设备，其特征在于，所述框架式主体包括横梁和纵梁。
5.根据权利要求4所述的多用途辅助制造设备，其特征在于，所述至少三个激光跟踪仪靶点座分散布置在所述框架式主体的横梁和纵梁上。
6.根据权利要求1所述的多用途辅助制造设备，其特征在于，所述多用途辅助制造设备还包括用于为零件模型制孔的制孔工装。
7.根据权利要求1所述的多用途辅助制造设备，其特征在于，所述固定装置还包括用于固定制孔工装的制孔工装基座和/或用于固定曲面限位卡板的曲面限位卡板基座。
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