CN113068457B - 一种航空导管快速精确数字化制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种航空导管快速精确数字化制造方法，该方法利用国产数控弯管设备与关节臂测量机，结合自主研发的数控弯管智能辅助平台与CATIA软件导管标准化设计技术，构建出航空导管快速精确数字化制造的完整框架。其中数控弯管智能辅助平台可完成回弹自动计算与工艺参数智能匹配，实现了从导管理论文件到数控加工文件的快速转换生成；CATIA软件导管标准化设计技术主要用于对不符合数控弯管工艺的几何信息进行优化与标准化，实现了对非标数据源的定量编辑。本发明构建的航空导管快速精确数字化制造框架既可针对已数字化设计的航空导管标准数据源，也可针对逆向测绘获得的传统飞机非标数据源，为数控弯管技术的大范围、低成本应用奠定了技术基础。

Description

一种航空导管快速精确数字化制造方法

技术领域

本发明涉及数字化制造领域，尤其涉及一种航空导管快速精确数字化制造实现方法。

背景技术

随着现代航空器设计日趋复杂，其装配精度要求也越发苛刻，相应对航空导管制造提出了更高的要求。区别于普通民用导管装配，航空导管装配属于典型的多重约束装配，既要满足两端端口的无应力连接，同时还需保证导管与机体装夹机构的无应力装配。为满足这些要求，一方面要提高其外形尺寸精度保证其空间走向贴合度，另一方面需精确计算其两端端口尺寸保证接口装配连接质量，这都迫切需要利用航空导管先进数字化制造技术来解决。

近年来各航空企业均投入巨额资产引入美国产伊高·伊顿成套设备来大力推广导管数字化制造技术，均取得了不错的效果，实现了部分导管的数字化制造。该成套设备性能出众，操作简单，很好的适应了航空导管“多数模、小批量”的生产特点。但由于是对国外技术的直接引进，同时缺乏针对性的二次开发，使其只适用于已数字化设计机型或同等质量数据源，而难以推广应用到现有未进行数字化设计的二、三代飞机，这使其应用范围与深度都受到了很大限制。另该成套设备引入成本十分高昂，为覆盖一个机型的导管数字化制造能力，需投入将近一千万元人民币。

虽然国外设备投资大，应用范围也有限制，但现今国内航空企业并无好的替代方案，因为目前国产普通数控弯管机均无回弹自动补偿功能，且加工工艺参数无法自动匹配，操作过程复杂，很难适应航空导管“多数模、小批量”的生产特点，更难以大范围推广应用到现有未进行数字化设计的二、三代飞机。

发明内容

该方法实现主体框架由四个部分组成，分别是数控弯管机、关节臂测量机、CATIA平台与数控弯管智能辅助平台，其中前两者为硬件设备，后两者为配套软件。在该架构所配硬件中，数控弯管机、关节臂测量机均采用国产通用型设备，相比国外高端成套设备其价格优势明显。为解决国产数控弯管机操作复杂，智能化水平低，尤其是不能实现回弹自动补偿等一系列问题，架构主要依托自主研发的数控弯管智能辅助平台与基于CATIA平台的导管标准化设计技术来提升整体框架功效，使其能达到或接近国外高端成套设备的水平。

数控弯管智能辅助平台主要为实现数控弯管机的快速智能化操作。该平台具有4大功能模块，即管形数据导入模块、模具信息生成模块、回弹算法生成模块和加工文件生成模块，其中算法信息生成模块与加工文件生产模块为核心模块。管形数据导入模块、模具信息生成模块分别用于导管理论几何数据的录入与加工模具尺寸信息的录入；算法信息生成模块通过读取管材试验报告，利用塑性力学方法计算出特定管材的比例回弹率和固定回弹率；加工文件生成模块通过分别读取管形数据导入模块、模具信息生成模块、回弹算法生成模块录入或生成的信息，同时根据这些信息进行自动回弹补偿计算，工艺参数自动匹配计算，最终生成一个数控弯管机可直接执行、无需二次干预的加工文件，基于该加工文件数控弯管机可一键自动制造出目标导管。通过该辅助平台的运用，可大大提高数控弯管机的智能化水平，实现数控弯管机的快速高效操作，同时显著提升目标导管的制造精度。

导管标准化设计技术是基于CATIA平台Tube Design模块的深入应用，将目标导管的理论几何信息经过一定的格式处理后导入CATIA平台，在TubeDesign模块中运用罗盘技术实现对目标导管定点定量编辑。运用该技术主要用于对不符合数控弯管工艺限制的非标数据源或需要进行局部优化的数据源进行可视化、定量化调整，使其最终既能满足数控弯管工艺限制又能符合机体结构特殊要求，解决目前数控弯管技术过分依赖标准数据源的现状，扩大该技术的适用范围。

具体实施方式

1.若需制造的目标导管已有三维数模，直接导入CATIA平台；若无三维数模，则先通过关节臂测量机进行逆向测量获取数字模型后再导入CATIA平台；

2.在CATIA平台对目标导管数模进行定量编辑，使其能满足标准化设计要求或机体结构特殊需求，编辑后输出特定格式数据文件；若原始数模信息就已符合要求，则跳过此步骤直接导入数控弯管辅助平台进行相关操作；

3.通过数控弯管智能辅助平台对CATIA平台输出的数据文件或逆向数据文件进行导入与相关计算处理，快速输出数控弯管机加工文件，将其导入数控弯管机便可实现一键操作式，制造出目标导管；

4.生产后导管如需要进行形状精度校验可再利用关节臂测量机进行逆向测量并与原始数模进行比对输出比对报告，评估新制造导管与原始目标导管的重叠度与差异性，若有需要可据此对第三部分导管源文件文件做出对应调整，进而制造出更符合需求的导管。

Claims (1)

1.一种航空导管快速精确数字化制造实现方法，其特征在于：基于国产数控弯管机与关节臂测量机，结合自主研发的数控弯管智能辅助平台与CATIA平台的导管标准化技术，实现了航空导管快速精确数字制造，具体方法步骤为：

步骤1、若需制造的目标导管已有三维数模，直接导入CATIA平台；若无三维数模，则先通过关节臂测量机进行逆向测量获取数模后再导入CATIA平台；

步骤2、在CATIA平台对目标导管数模进行定量编辑，使其能满足标准化设计要求或机体结构特殊需求，编辑后输出特定格式数据文件；若原始数模信息就已符合要求，则跳过此步骤直接导入数控弯管智能辅助平台进行相关操作；

步骤3、通过数控弯管智能辅助平台对CATIA平台输出的数据文件或逆向数据文件进行导入与相关计算处理，快速输出数控弯管机加工文件，将其导入数控弯管机便可实现一键操作，制造出目标导管；

步骤4、生产后导管如需要进行形状精度校验则再利用关节臂测量机进行逆向测量并与原始数模进行比对输出比对报告，评估新制造导管与原始目标导管的重叠度与差异性，若有需要则据此对步骤3中加工文件做出对应调整，进而制造出更符合需求的导管；

数控弯管智能辅助平台具有4大功能模块，即管形数据导入模块、模具信息生成模块、回弹算法生成模块和加工文件生成模块，其中算法信息生成模块与加工文件生产模块为核心模块；管形数据导入模块、模具信息生成模块分别用于导管理论几何数据的录入与加工模具尺寸信息的录入；算法信息生成模块通过读取管材试验报告，利用塑性力学方法计算出特定管材的比例回弹率和固定回弹率；加工文件生成模块通过分别读取管形数据导入模块、模具信息生成模块、回弹算法生成模块录入或生成的信息，同时根据这些信息进行自动回弹补偿计算，工艺参数自动匹配计算，最终生成一个数控弯管机可直接执行、无需二次干预的加工文件，基于该加工文件数控弯管机可一键自动制造出目标导管。