CN109631773B - 一种基于成型模的复合材料零件气动面型面检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于成型模的复合材料零件气动面型面检测方法，具体包括以下步骤：对复合材料零件进行定位孔的钻制；取厚度测量点并标记编号；测量厚度测量点处的厚度并记录；获取靶标点的坐标值；建立成型模的型面，型面为复合材料零件气动面的理论型面；将成型完的复合材料零件放回成型模，利用定位孔定位；对复合材料零件进行施压；获取坐标值，成型模对应位置的距离；计算偏差值。本发明基于成型模进行测量，省去了检验模具的制造需求，降低生产成本，同时能及时的在复合材料零件制造过程中检测出复合材料零件气动面的型面。

Description

一种基于成型模的复合材料零件气动面型面检测方法

技术领域

本发明涉及复合材料零件加工制造检测技术领域，具体的说，是一种基于成型模的复合材料零件气动面型面检测方法。

背景技术

飞机的气动型面是保证飞机飞行稳定性和操纵性的重要因素。飞机复合材料零件常采用成型模铺叠以及热压罐成型的成型方式，对于有气动型面要求的复合材料零件，成型模的型面即为复合材料零件气动型面的理论型面。为保证复合材料零件的气动面型面及表面质量，复合材料零件制造成型的过程中，通常将复合材料零件的气动面作为贴模面。复合材料零件成型脱模后应力释放，型面易出现变形，故需要对复合材料零件的气动面进行型面检测。对于此类复合材料零件气动面的型面检测，现阶段的测量方式主要分为两种，一种是采用专用的检验模具进行型面检测，这种测量方式需要制造专用的检验模具，造价高；另一种是在装配型架上对复合材料零件的气动面进行测量，这种测量方式只能在最终整机装配时进行，不能及时在复合材料零件制造过程中反应复合材料零件气动面的型面。

中国专利局于2018年5月18日公开了一份公开号为CN10544721B的专利，名称为一种非刚性异形复合材料构件的型面检测方法。但是该方法仅适用于非刚性异形复合材料零件，且该型面检测方法需要配合检验模具的使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于成型模的复合材料零件气动面型面检测方法，基于成型模进行测量，省去了检验模具的制造需求，降低生产成本，同时能及时的在复合材料零件制造过程中检测出复合材料零件气动面的型面。

本发明通过下述技术方案实现：一种基于成型模的复合材料零件气动面型面检测方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：脱模前对成型完的复合材料零件进行定位孔的钻制；

步骤S2：在复合材料零件贴膜面选取厚度测量点并标记编号；

步骤S4：测量复合材料零件厚度测量点处的厚度并记录；

步骤S5：采用定点接触式测量的方法测量成型模的靶标点，以获取靶标点的坐标值；

步骤S6：将测量的成型模靶标点的坐标值代入对应的成型模三维数模中，以得到成型模的型面，所得到的型面为复合材料零件气动面的理论型面；

步骤S7：将成型完的复合材料零件放回成型模，并利用定位孔进行定位；

步骤S8：对复合材料零件进行局部施压；

步骤S9：采用接触式测量方法获取复合材料零件贴膜面中厚度测量点的坐标值，通过与成型模型面进行拟合得到厚度测量点到成型模对应位置的距离，即厚度测量点到复合材料零件理论气动型面的距离；

步骤S10：利用接触式测量方法测量拟合的结果减去对应厚度测量点处复合材料零件的厚度，得到复合材料零件气动面的实际型面与理论型面的偏差值。

通过偏差值从而评判复合材料零件气动面的实际型面是否满足设计要求。

所述的复合材料零件为蜂窝夹芯复合材料零件，复合材料零件复合材料零件前缘区域为双曲面，复合材料零件为非等厚复合材料零件；其型面检测仅对复合材料零件的层压板区域进行检测，且型面检测过程中需要对复合材料零件进行局部加压；层压板区域为非蜂窝夹芯区域。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S2与步骤S4之前还包括步骤S3：

步骤S3：复合材料零件的脱模以及复合材料零件余量的切除。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S2具体是指：

采用接触式测量方法获取复合材料零件贴膜面厚度测量点的坐标值，在同一个厚度测量点测量多个坐标值，以减少测量误差；

进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S6中成型模的型面具体是指按照复合材料零件气动面的理论型面制造。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S8中的施压方式采用砝码加压的方式对复合材料零件进行加压，加压方式为每250mm对复合材料零件施加40N的作用力。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S10具体是指：利用激光跟踪仪测量拟合的结果减去对应厚度测量点处复合材料零件的厚度，得到复合材料零件气动面的实际型面与理论型面的偏差值。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明基于成型模进行测量，省去了检验模具的制造需求，降低生产成本，同时能及时的在复合材料零件制造过程中检测出复合材料零件气动面的型面；

（2）本发明该方法适用范围广，适用于刚性以及非刚性、等厚以及非等厚复合材料零件的型面检测，同时用至无气动面要求的普通复合材料零件和异形面复合材料零件的型面检测。

附图说明

图1为本发明中基于成型模的复合材料零件气动面型面检测方法的复合材料零件示意图；

图2为本发明中基于成型模的复合材料零件气动面型面检测方法的成型模示意图；

图3为本发明中基于成型模的复合材料零件气动面型面检测方法的复合材料零件定位孔钻制示意图；

图4为本发明中基于成型模的复合材料零件气动面型面检测方法的复合材料零件厚度测量点选取标记示意图；

图5是本发明的中基于成型模的复合材料零件气动面型面检测方法示意图；

其中1-定位孔，2-靶标点，3-厚度测量点，4-复合材料零件，5-成型模。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

本发明通过下述技术方案实现，如图1所示，本发明通过下述技术方案实现：一种基于成型模的复合材料零件4气动面型面检测方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：脱模前对成型完的复合材料零件4进行定位孔1的钻制；

步骤S2：在复合材料零件4贴膜面选取厚度测量点3并标记编号；对于非等厚的复合材料还要对厚度测量区域进行标记。

步骤S4：测量复合材料零件4厚度测量点3处的厚度并记录；

步骤S5：采用定点接触式测量的方法测量成型模5的靶标点2，以获取靶标点2的坐标值；

步骤S6：将测量的成型模5靶标点2的坐标值代入对应的成型模5三维数模中，以得到成型模5的型面，即复合材料零件4气动面的理论型面；

步骤S7：将成型完的复合材料零件4放回成型模5中，并利用定位孔1进行定位；

步骤S8：对复合材料零件4进行局部施压；

步骤S9：采用接触式测量方法获取复合材料零件4贴膜面厚度测量点3的坐标值，通过与成型模5型面进行拟合得到厚度测量点3到成型模5对应位置的距离，即厚度测量点3到复合材料零件4理论气动型面的距离；

步骤S10：利用接触式测量方法测量拟合的结果减去对应厚度测量点3处复合材料零件4的厚度，得到复合材料零件4气动面的实际型面与理论型面的偏差值。

所述的复合材料零件4为蜂窝夹芯复合材料零件4，复合材料零件4前缘区域为双曲面，复合材料零件4为非等厚复合材料零件4；其型面检测仅对复合材料零件4的层压板区域进行检测，且型面检测过程中需要对复合材料零件4进行局部加压；层压板区域为非蜂窝夹芯区域。

需要说明的是，通过上述改进，所述的厚度测量点3与接触式测量方法所采用的厚度测量点3一一对应。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例2：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S2与步骤S4之前还包括步骤S3：

步骤S3：复合材料零件4的脱模以及复合材料零件4余量的切除。

需要说明的是，通过上述改进，通过对复合材料零件4余量的切除，能有效的排除复合材料零件4余量对型面检测的影响。

对于复合材料零件4的脱模是指从成型模5上取下复合材料零件4；

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S2具体是指：

采用接触式测量方法获取复合材料零件4贴膜面厚度测量点3的坐标值，在同一个厚度测量点3测量多个坐标值，以减少测量误差；

需要说明的是，通过上述改进，采用接触式测量方法获取复合材料零件4贴膜面厚度测量点3的坐标值，在同一个厚度测量点3测量多次从而获得多个坐标值，从多个坐标值中筛选准确的坐标值，以减少测量误差；

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S6中成型模5的型面具体是指按照复合材料零件4气动面的理论型面制造。

所述步骤S8中的施压方式采用砝码加压的方式对复合材料零件4进行加压，加压方式为每250mm对复合材料零件4施加40N的作用力。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S10具体是指：利用激光跟踪仪测量拟合的结果减去对应厚度测量点3处复合材料零件4的厚度，得到复合材料零件4气动面的实际型面与理论型面的偏差值。

需要说明的是，通过上述改进，在厚度测量过程中的厚度测量工具按照复合材料零件4的材料组成和结构进行选择。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

实施例5：

本实施例为本发明的最佳实施例，如图1所示，本发明通过下述技术方案实现：一种基于成型模的复合材料零件4气动面型面检测方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：脱模前对成型完的复合材料零件4进行定位孔1的钻制；

步骤S2：在复合材料零件4贴膜面选取厚度测量点3并标记编号；具体是指：采用接触式测量方法获取复合材料零件4贴膜面厚度测量点3的坐标值，在同一个厚度测量点3测量多个坐标值，以减少测量误差；

步骤S3：复合材料零件4的脱模以及复合材料零件4余量的切除；

步骤S4：测量复合材料零件4厚度测量点3处的厚度并记录；

步骤S5：采用定点接触式测量的方法测量成型模5的靶标点2，以获取靶标点2的坐标值；

步骤S6：将测量的成型模5靶标点2的坐标值代入对应的成型模5三维数模中，以得到成型模5的型面，所得到的型面为复合材料零件4气动面的理论型面；成型模5的型面具体是指按照复合材料零件4气动面的理论型面制造。

步骤S7：将成型完的复合材料零件4放回成型模5，并利用定位孔1进行定位；

步骤S8：对复合材料零件4进行局部施压；施压方式采用砝码加压的方式对复合材料零件4进行加压，加压方式为每250mm对复合材料零件4施加40N的作用力。

步骤S9：采用接触式测量方法获取复合材料零件4贴膜面中厚度测量点3的坐标值，通过与成型模5型面进行拟合得到厚度测量点3到成型模5对应位置的距离，即厚度测量点3到复合材料零件4理论气动型面的距离；

步骤S10：利用接触式测量方法测量拟合的结果减去对应厚度测量点3处复合材料零件4的厚度，得到复合材料零件4气动面的实际型面与理论型面的偏差值。具体是指：利用激光跟踪仪测量拟合的结果减去对应厚度测量点3处复合材料零件4的厚度，得到复合材料零件4气动面的实际型面与理论型面的偏差值。通过偏差值从而评判复合材料零件4气动面的实际型面是否满足设计要求。

所述的复合材料零件4为蜂窝夹芯复合材料零件4，复合材料零件4复合材料零件4前缘区域为双曲面，复合材料零件4为非等厚复合材料零件4；其型面检测仅对复合材料零件4的层压板区域进行检测，且型面检测过程中需要对复合材料零件4进行局部加压；层压板区域为非蜂窝夹芯区域。

本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于成型模的复合材料零件气动面型面检测方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤S1：脱模前对成型完的复合材料零件（4）进行定位孔（1）的钻制；

步骤S2：在复合材料零件（4）贴膜面选取厚度测量点（3）并标记编号；

步骤S4：测量复合材料零件（4）厚度测量点（3）处的厚度并记录；

步骤S5：采用定点接触式测量的方法测量成型模（5）的靶标点（2），以获取靶标点（2）的坐标值；

步骤S6：将测量的成型模（5）靶标点（2）的坐标值代入对应的成型模（5）三维数模中，以得到成型模（5）的型面，即复合材料零件（4）气动面的理论型面；

步骤S7：将成型完的复合材料零件（4）放回成型模（5），并利用定位孔（1）进行定位；

步骤S8：对复合材料零件（4）进行局部施压；

步骤S9：采用接触式测量方法获取复合材料零件（4）贴膜面厚度测量点（3）的坐标值，通过与成型模（5）型面进行拟合得到厚度测量点（3）到成型模（5）对应位置的距离，即厚度测量点（3）到复合材料零件（4）理论气动型面的距离；

步骤S10：利用接触式测量方法测量拟合的结果减去对应厚度测量点（3）处复合材料零件（4）的厚度，得到复合材料零件（4）气动面的实际型面与理论型面的偏差值。

2.根据权利要求1所述的一种基于成型模的复合材料零件气动面型面检测方法，其特征在于：所述步骤S2与步骤S4之前还包括步骤S3：

步骤S3：复合材料零件（4）的脱模以及复合材料零件（4）余量的切除。

3.根据权利要求2所述的一种基于成型模的复合材料零件气动面型面检测方法，其特征在于：所述步骤S2具体是指：

采用接触式测量方法获取复合材料零件（4）贴膜面厚度测量点（3）的坐标值，在同一个厚度测量点（3）测量多个坐标值，以减少测量误差。

4.根据权利要求3所述的一种基于成型模的复合材料零件气动面型面检测方法，其特征在于：所述步骤S6中成型模（5）的型面具体是指按照复合材料零件（4）气动面的理论型面制造。

5.根据权利要求4所述的一种基于成型模的复合材料零件气动面型面检测方法，其特征在于：所述步骤S8中的施压方式采用砝码加压的方式对复合材料零件（4）进行加压，加压方式为每250mm对复合材料零件（4）施加40N的作用力。

6.根据权利要求5所述的一种基于成型模的复合材料零件气动面型面检测方法，其特征在于：所述步骤S10具体是指：利用激光跟踪仪测量拟合的结果减去对应厚度测量点（3）处复合材料零件（4）的厚度，得到复合材料零件（4）气动面的实际型面与理论型面的偏差值。

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