CN113352092B - 一种基于飞机部件加工用工装的加工基准确定方法 - Google Patents

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CN113352092B CN202110911716.7A CN202110911716A CN113352092B CN 113352092 B CN113352092 B CN 113352092B CN 202110911716 A CN202110911716 A CN 202110911716A CN 113352092 B CN113352092 B CN 113352092B
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Abstract

本发明公开了一种基于飞机部件加工用工装的加工基准确定方法，涉及飞机装配技术领域，步骤S1：前期准备：搭建飞机部件加工用工装，工装顶部两侧分别设置有三个工艺孔；步骤S2：获取工艺孔孔心数据；步骤S3：建立参考坐标系Z平面；步骤S4：建立参考坐标系Y轴线；步骤S5：建立参考坐标系原点；步骤S6：建立实测数据参考坐标系；步骤S7：建立理论数据参考坐标系；步骤S8：参考坐标系对齐；步骤S9：确定飞机部件加工基准；本发明可适用于飞机部件加工的加工基准确定，且能够快速准确地确定飞机部件与机床坐标系、机床坐标系与飞机坐标系之间的关系。

Description

一种基于飞机部件加工用工装的加工基准确定方法
技术领域
本发明涉及飞机装配技术领域，具体涉及一种基于飞机部件加工用工装的加工基准确定方法。
背景技术
飞机部件加工是指采用大型多轴联动数控机床对飞机部件进行数控加工，飞机部件加工虽然形式与传统数控加工类似，却也存在许多差异，这其中最重要的是就是加工基准的确定。
传统的零件数控加工常规步骤是找平-找直-定原点，其基准通常为零件上已有特征或者毛坯加工后的局部特征，零件最终制造状态与毛坯初始状态关联性不大，对于零件加工来讲，这些方法简便、快速、有效；而对于飞机部件加工，由于制造误差、装配误差、结构变形等因素影响的积累，部件加工实质上是理论加工信息反映到飞机实际状态上，如果仍按照传统的数控零件基准建立方法进行操作，部件的找平找正工作由于飞机部件尺寸的限制几乎不可能，同时制孔孔位的准确性也难以保证，基准建立的效率和准确性都会大打折扣。因此亟需设计一种适用于飞机部件加工的加工基准确定方法，该方法应当能够快速、准确地确定飞机部件与机床坐标系，机床坐标系与飞机坐标系之间的关系。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于飞机部件加工用工装的加工基准确定方法，以达到针对飞机部件加工可快速准确地确定其加工基准的作用。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种基于飞机部件加工用工装的加工基准确定方法，包括以下步骤：
步骤S1：前期准备：搭建飞机部件加工用工装，飞机部件加工用工装顶部两侧分别设置有三个工艺孔，通过飞机部件加工用工装将飞机部件装夹固定好，然后将飞机部件加工用工装及飞机部件整体吊转至多轴联动数控机床中；
步骤S2：获取工艺孔孔心数据：获取六个工艺孔孔心实测数据并记为
Figure 492418DEST_PATH_IMAGE001
，一侧的工艺孔孔心点分别记为
Figure 286324DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 143421DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 389771DEST_PATH_IMAGE007
，另一侧的工艺孔孔心点分别对应并记为
Figure 103649DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 211282DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 668808DEST_PATH_IMAGE013
，获取实测孔心点对应的理论数据并记为
Figure 217601DEST_PATH_IMAGE014
；
步骤S3：建立参考坐标系Z平面：基于六个工艺孔孔心实测数据
Figure 869425DEST_PATH_IMAGE001
建立平面
Figure 136458DEST_PATH_IMAGE016
，使六个点到平面距离的平方和最短；
步骤S4：建立参考坐标系Y轴线，具体包括以下步骤：
步骤S41：创建实测工艺孔孔心点
Figure 397675DEST_PATH_IMAGE017
和
Figure 863291DEST_PATH_IMAGE009
的中点
Figure 184551DEST_PATH_IMAGE019
，创建实测工艺孔孔心点
Figure 938881DEST_PATH_IMAGE005
和
Figure 239674DEST_PATH_IMAGE011
的中点
Figure 825376DEST_PATH_IMAGE021
，创建实测工艺孔孔心点
Figure 255221DEST_PATH_IMAGE007
和
Figure 293584DEST_PATH_IMAGE013
的中点
Figure 834287DEST_PATH_IMAGE023
；
步骤S42：创建
Figure 540075DEST_PATH_IMAGE019
和
Figure 439023DEST_PATH_IMAGE024
的中点
Figure 167944DEST_PATH_IMAGE026
，创建
Figure 309076DEST_PATH_IMAGE021
和
Figure 869370DEST_PATH_IMAGE027
的中点
Figure 375438DEST_PATH_IMAGE029
，创建通过
Figure 653972DEST_PATH_IMAGE026
、
Figure 536478DEST_PATH_IMAGE029
两点的直线
Figure 452743DEST_PATH_IMAGE031
；
步骤S43：创建直线
Figure 457608DEST_PATH_IMAGE031
在平面
Figure 895543DEST_PATH_IMAGE016
上的投影直线
Figure 378477DEST_PATH_IMAGE033
；
步骤S5：建立参考坐标系原点：创建
Figure 913363DEST_PATH_IMAGE026
和
Figure 761234DEST_PATH_IMAGE029
的中点
Figure 250246DEST_PATH_IMAGE035
，创建点
Figure 536871DEST_PATH_IMAGE035
在平面
Figure 863947DEST_PATH_IMAGE016
上的投影点为
Figure 210615DEST_PATH_IMAGE037
；
步骤S6：建立实测数据参考坐标系：创建基于工艺孔孔心的实测数据参考坐标系
Figure 623142DEST_PATH_IMAGE039
，
Figure 447878DEST_PATH_IMAGE037
为原点，X轴为
Figure 193242DEST_PATH_IMAGE016
平面内通过点
Figure 648495DEST_PATH_IMAGE037
且垂直于直线
Figure 610634DEST_PATH_IMAGE033
的轴线，+X方向为
Figure 239062DEST_PATH_IMAGE011
指向
Figure 275151DEST_PATH_IMAGE005
方向，Y轴为直线
Figure 963621DEST_PATH_IMAGE033
，+Y方向为
Figure 914522DEST_PATH_IMAGE019
指向
Figure 81061DEST_PATH_IMAGE027
方向，Z轴根据X轴和Y轴按右手定则确定；
步骤S7：建立理论数据参考坐标系：基于理论数据
Figure 299553DEST_PATH_IMAGE014
，重复步骤S3至步骤S6建立理论数据参考坐标系
Figure 96608DEST_PATH_IMAGE041
；
步骤S8：参考坐标系对齐：将机床坐标系C m 作为实测数据参考坐标系
Figure 767760DEST_PATH_IMAGE039
的元素，将飞机坐标系C 0作为理论数据参考坐标系
Figure 516753DEST_PATH_IMAGE041
的元素，将实测数据参考坐标系
Figure 589751DEST_PATH_IMAGE039
和理论数据参考坐标系
Figure 557707DEST_PATH_IMAGE041
进行对齐，进而建立机床坐标系C m 和飞机坐标系C 0之间的转换关系，记飞机坐标系C 0到机床坐标系C m 之间的转换关系矩阵为
Figure 716156DEST_PATH_IMAGE043
；
步骤S9：确定飞机部件加工基准：利用步骤S8中获得的转换关系矩阵
Figure 224498DEST_PATH_IMAGE043
，以机床坐标系原点作为飞机部件的部件加工坐标系原点，开展飞机部件加工任务，将飞机坐标系下连接孔的孔位记为
Figure 355265DEST_PATH_IMAGE044
，法矢记为
Figure 57904DEST_PATH_IMAGE045
，转换到机床坐标系中，获取加工基准点的孔位为
Figure 703649DEST_PATH_IMAGE047
，计算式如下：
Figure 953365DEST_PATH_IMAGE049
；
Figure 955DEST_PATH_IMAGE051
。
优选地，在步骤S2中，获取六个工艺孔孔心数据时，使用多轴联动数控机床具备的在线测量探头进行测量。
优选地，在步骤S2中，所述工艺孔孔心为工艺孔轴线与工艺孔孔口平面的交点，孔口平面利用在线测量探头在孔口外平面内采集4个点进行拟合，其中采集点到最佳孔缘的距离为5-10mm，孔轴线在孔内壁分2层每层采集4个数据点进行拟合。
优选地，在步骤S6中，所述右手定则为：以右手握住Z轴，当右手的四指从正向X轴以π/2角度转向正向Y轴时，大拇指的指向即Z轴的正向。
优选地，飞机部件加工用工装包括工装托架，工装托架两侧分别设置有第一支架和第二支架，工装托架上设置有多个位于第一支架和第二支架之间的调节支撑架，调节支撑架用于支撑飞机部件，第一支架和第二支架上均设置有多个接头定位器，第一支架和第二支架均通过对应接头定位器连接飞机部件，第一支架和第二支架顶部均对应设置三个工艺孔。
优选地，调节支撑架包括设置在工装托架的螺柱，螺柱上螺纹套设有调节螺母，螺柱上活动套设有位于调节螺母上方的活动套，活动套顶部设置有弹性支撑垫，弹性支撑垫与活动套之间为万向副连接。
优选地，接头定位器包括连接在第一支架或第二支架上的基体，基体连接有位移传感器，位移传感器连接有叉耳接头，叉耳接头用于连接飞机部件的外伸接头，叉耳接头与飞机部件的外伸接头之间设置有定位销，定位销一端设置有止动销。
优选地，第一支架和第二支架顶部均设置有三个凸台，工艺孔开设在对应凸台内，工艺孔内均设置有衬套。
优选地，第一支架和第二支架顶部均设置有多个吊环。
优选地，所述步骤S1具体包括：
步骤S11：在部件装配阶段，飞机部件定位装配后，利用接头定位器将飞机部件连接在第一支架和第二支架之间；
步骤S12：采用多个零点定位器将第一支架和第二支架连接在工装托架顶部，锁紧零点定位器；
步骤S13：调节工装托架上的调节支撑架来支撑住飞机部件；
步骤S14：利用第一支架和第二支架上的吊环，将飞机部件加工用工装及飞机部件整体吊转至多轴联动数控机床中。
本发明的有益效果体现在：
1、本发明针对飞机部件加工及装配搭建了一种全新的飞机部件加工用工装，满足飞机部件加工需求，能有效固持飞机部件，保证基准可靠传递，同时基于该工装，提出了一种全新的适用于飞机部件加工的加工基准确定方法，该方法能够快速、准确地确定飞机部件与机床坐标系，机床坐标系与飞机坐标系之间的关系，通过得到的加工基准点孔位
Figure 310714DEST_PATH_IMAGE047
的计算式可科学高效地获取加工基准数据，在飞机装配领域具有较好的指导意义。
2、本发明所提出的基准确定方法原理简单直观、可操作性好，可适用于目前主流的CAD软件，无需开发专用模块，且本发明方法可适用于其他类似需要加工但又无法找到可靠基准的数控加工场景，可保证制孔孔位基准建立的效率和准确性，通用性好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明提供的一种基于飞机部件加工用工装的加工基准确定方法的流程示意图；
图2为本发明搭建的飞机部件加工用工装的结构示意图；
图3为本发明中飞机部件加工用工装运用时的结构示意图；
图4为调节支撑架的结构示意图；
图5为接头定位器的结构示意图；
图6为接头定位器另一视角的结构示意图；
图7为工艺孔孔心测量形式图；
图8为参考坐标系Z1平面构造图；
图9为创建参考点Y1、Y2、Y3时的示意图；
图10为参考坐标系辅助参考点创建示意图；
图11为参考坐标系创建示意图；
图12为坐标系对齐及基准转换原理图。
附图标记：
100-飞机部件加工用工装，110-工艺孔，120-工装托架，130-第一支架，140-第二支架，150-调节支撑架，151-螺柱，152-调节螺母，153-活动套，154-弹性支撑垫，160-接头定位器，161-基体，162-位移传感器，163-叉耳接头，164-定位销，165-止动销，170-吊环，180-凸台，200-多轴联动数控机床，210-在线测量探头，300-飞机部件，310-外伸接头。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
如图1-12所示，本实施例提供一种基于飞机部件加工用工装的加工基准确定方法，包括以下步骤：
步骤S1：前期准备：搭建飞机部件加工用工装100，飞机部件加工用工装100顶部两侧分别设置有三个工艺孔110，通过飞机部件加工用工装100将飞机部件300装夹固定好，然后将飞机部件加工用工装100及飞机部件300整体吊转至多轴联动数控机床200中；
步骤S2：获取工艺孔110孔心数据：获取六个工艺孔110孔心实测数据并记为
Figure 443755DEST_PATH_IMAGE001
，一侧的工艺孔110孔心点分别记为
Figure 497162DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 900723DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 443700DEST_PATH_IMAGE007
，另一侧的工艺孔110孔心点分别对应并记为
Figure 736141DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 655556DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 349842DEST_PATH_IMAGE013
，获取实测孔心点对应的理论数据并记为
Figure 63720DEST_PATH_IMAGE014
；
步骤S3：建立参考坐标系Z平面：基于六个工艺孔110孔心实测数据
Figure 672818DEST_PATH_IMAGE001
建立平面
Figure 68028DEST_PATH_IMAGE016
，使六个点到平面距离的平方和最短；
步骤S4：建立参考坐标系Y轴线，具体包括以下步骤：
步骤S41：创建实测工艺孔110孔心点
Figure 679138DEST_PATH_IMAGE052
和
Figure 829496DEST_PATH_IMAGE009
的中点
Figure 96530DEST_PATH_IMAGE019
，创建实测工艺孔110孔心点
Figure 92167DEST_PATH_IMAGE005
和
Figure 324828DEST_PATH_IMAGE011
的中点
Figure 583771DEST_PATH_IMAGE021
，创建实测工艺孔110孔心点
Figure 134838DEST_PATH_IMAGE007
和
Figure 199746DEST_PATH_IMAGE013
的中点
Figure 723131DEST_PATH_IMAGE023
；
步骤S42：创建
Figure 949713DEST_PATH_IMAGE019
和
Figure 755120DEST_PATH_IMAGE024
的中点
Figure 295823DEST_PATH_IMAGE026
，创建
Figure 736032DEST_PATH_IMAGE021
和
Figure 399094DEST_PATH_IMAGE027
的中点
Figure 862437DEST_PATH_IMAGE029
，创建通过
Figure 269147DEST_PATH_IMAGE026
、
Figure 501545DEST_PATH_IMAGE029
两点的直线
Figure 7613DEST_PATH_IMAGE031
；
步骤S43：创建直线
Figure 115509DEST_PATH_IMAGE031
在平面
Figure 998014DEST_PATH_IMAGE016
上的投影直线
Figure 412815DEST_PATH_IMAGE033
；
步骤S5：建立参考坐标系原点：创建
Figure 152101DEST_PATH_IMAGE026
和
Figure 590035DEST_PATH_IMAGE029
的中点
Figure 840013DEST_PATH_IMAGE035
，创建点
Figure 781424DEST_PATH_IMAGE035
在平面
Figure 894874DEST_PATH_IMAGE016
上的投影点为
Figure 210318DEST_PATH_IMAGE037
；
步骤S6：建立实测数据参考坐标系：创建基于工艺孔110孔心的实测数据参考坐标系
Figure 434626DEST_PATH_IMAGE039
，
Figure 824019DEST_PATH_IMAGE037
为原点，X轴为
Figure 842790DEST_PATH_IMAGE053
平面内通过点
Figure 869697DEST_PATH_IMAGE037
且垂直于直线
Figure 897696DEST_PATH_IMAGE033
的轴线，+X方向为
Figure 813699DEST_PATH_IMAGE011
指向
Figure 268951DEST_PATH_IMAGE005
方向，Y轴为直线
Figure 558987DEST_PATH_IMAGE033
，+Y方向为
Figure 688879DEST_PATH_IMAGE019
指向
Figure 724969DEST_PATH_IMAGE027
方向，Z轴根据X轴和Y轴按右手定则确定；
步骤S7：建立理论数据参考坐标系：基于理论数据
Figure 85543DEST_PATH_IMAGE014
，重复步骤S3至步骤S6建立理论数据参考坐标系
Figure 207083DEST_PATH_IMAGE041
；
步骤S8：参考坐标系对齐：将机床坐标系C m 作为实测数据参考坐标系
Figure 967097DEST_PATH_IMAGE039
的元素，将飞机坐标系C 0作为理论数据参考坐标系
Figure 857693DEST_PATH_IMAGE041
的元素，将实测数据参考坐标系
Figure 654747DEST_PATH_IMAGE039
和理论数据参考坐标系
Figure 325900DEST_PATH_IMAGE041
进行对齐，进而建立机床坐标系C m 和飞机坐标系C 0之间的转换关系，记飞机坐标系C 0到机床坐标系C m 之间的转换关系矩阵为
Figure 125491DEST_PATH_IMAGE043
；
步骤S9：确定飞机部件300加工基准：利用步骤S8中获得的转换关系矩阵
Figure 136172DEST_PATH_IMAGE043
，以机床坐标系原点作为飞机部件300的部件加工坐标系原点，开展飞机部件300加工任务，将飞机坐标系下连接孔的孔位记为
Figure 838549DEST_PATH_IMAGE044
，法矢记为
Figure 934681DEST_PATH_IMAGE045
，转换到机床坐标系中，获取加工基准点的孔位为
Figure 36498DEST_PATH_IMAGE047
，计算式如下：
Figure 901686DEST_PATH_IMAGE049
；
Figure 40543DEST_PATH_IMAGE051
。
本实施例中，搭建了一种全新的飞机部件加工用工装100，基于该工装，利用在工装上对应位置设置一共6个工艺孔110，先获取工艺孔110孔心实测数据，再根据设计模型中获取工艺孔110孔心理论数据；通过基准参考平面建立、基准参考轴线确定、基准参考原点确定三个步骤，建立基于实测孔心和理论孔心的参考坐标系；将机床坐标系作为实测数据参考坐标系的元素，将飞机坐标系作为理论数据参考坐标系的元素，通过对齐坐标系操作，建立飞机部件300加工所在机床坐标系与飞机坐标系之间的转换关系，以机床坐标系作为飞机部件加工的工件坐标系，从而确定了飞机部件加工基准。本发明基于基准传递思想设计，所设计工装能有效固持飞机部件，保证基准可靠传递，且本发明方法原理简单直观、可操作性好，能快速准确地实现飞机部件加工基准的建立。
因此，基于本发明方法能够快速、准确地确定飞机部件300与机床坐标系，机床坐标系与飞机坐标系之间的关系，通过得到的加工基准点孔位
Figure 922174DEST_PATH_IMAGE047
的计算式可科学高效地获取加工基准数据，在飞机装配领域具有较好的指导意义。
需要说明的是，本发明所提出的基准确定方法原理简单直观、可操作性好，可适用于目前主流的CAD软件，无需开发专用模块，且本发明方法可适用于其他类似需要加工但又无法找到可靠基准的数控加工场景，可保证制孔孔位基准建立的效率和准确性，通用性好。
基于本发明方法，对某飞机部件加工进行加工基准确定时，测得工艺孔110孔心数据如下表1：
表1 工艺孔孔心数据表
Figure 827682DEST_PATH_IMAGE054
经过计算得出转换关系矩阵
Figure 812956DEST_PATH_IMAGE043
，分别为：
Figure 857135DEST_PATH_IMAGE055
Figure 724597DEST_PATH_IMAGE056
然后再代入公式
Figure 778003DEST_PATH_IMAGE049
，
Figure 634095DEST_PATH_IMAGE051
，即可获取加工基准点孔位数据。
具体地，在步骤S2中，获取六个工艺孔110孔心数据时，使用多轴联动数控机床200具备的在线测量探头210进行测量，测量准确，可满足精度要求，也可采用其他高精度测量装置进行测量。
具体地，在步骤S2中，所述工艺孔110孔心为工艺孔110轴线与工艺孔110孔口平面的交点，孔口平面利用在线测量探头210在孔口外平面内采集4个点进行拟合，其中采集点到最佳孔缘的距离为5-10mm，孔轴线在孔内壁分2层每层采集4个数据点（一共8个数据点）进行拟合，从而保证数据采集的准确与充分，保证数据可靠性。
具体地，在步骤S6中，所述右手定则为：以右手握住Z轴，当右手的四指从正向X轴以π/2角度转向正向Y轴时，大拇指的指向即Z轴的正向，操作简单高效，适用性好。
具体地，飞机部件加工用工装100包括工装托架120，工装托架120两侧分别设置有第一支架130和第二支架140，工装托架120上设置有多个位于第一支架130和第二支架140之间的调节支撑架150，调节支撑架150用于支撑飞机部件300，第一支架130和第二支架140上均设置有多个接头定位器160，第一支架130和第二支架140均通过对应接头定位器160连接飞机部件300，第一支架130和第二支架140顶部均对应设置三个工艺孔110。
固定飞机部件300时，通过接头定位器160将飞机部件固定连接在第一支架130和第二支架140，并通过调节支撑架150支撑住飞机部件300底部，可满足飞机部件300加工需求，能有效固持飞机部件300，保证基准可靠传递。
具体地，调节支撑架150包括设置在工装托架120的螺柱151，螺柱151上螺纹套设有调节螺母152，螺柱151上活动套153设有位于调节螺母152上方的活动套153，活动套153顶部设置有弹性支撑垫154，弹性支撑垫154与活动套153之间为万向副连接（可设置球轴承连接），即弹性支撑垫154可多方位自由转动，这里弹性支撑垫154可采用橡胶材质。
调节时，将活动套153和弹性支撑垫154在螺柱151整体上下滑动到对应高度位置时，此时弹性支撑垫154与飞机部件300底部紧密贴合，弹性支撑垫154可自由转动，提高贴合度，然后将调节螺母152往上旋紧在活动套153底部，从而将弹性支撑垫154限位固定住，便于调节，灵活性高，能适应各种不同类型飞机部件300的支撑作用。
具体地，接头定位器160包括连接在第一支架130或第二支架140上的基体161，基体161连接有位移传感器162，位移传感器162连接有叉耳接头163，叉耳接头163用于连接飞机部件300的外伸接头310，叉耳接头163与飞机部件300的外伸接头310之间设置有定位销164，定位销164一端设置有止动销165。
连接飞机部件300时，通过将飞机部件300的外伸接头310伸入叉耳接头163内（定位孔对齐），然后定位销164穿过定位孔将外伸接头310与叉耳接头163串联在一起，再通过止动销165进行定位，连接过程中可通过位移传感器162进行精准定位，提高装配效率。
具体地，第一支架130和第二支架140顶部均设置有三个凸台180，工艺孔110开设在对应凸台180内，工艺孔110内均设置有衬套，便于加工基准的建立。
具体地，第一支架130和第二支架140顶部均设置有多个吊环170，便于进行吊装操作。
具体地，所述步骤S1具体包括：
步骤S11：在部件装配阶段，飞机部件300定位装配后，利用接头定位器160将飞机部件300连接在第一支架130和第二支架140之间；
步骤S12：采用多个零点定位器将第一支架130和第二支架140连接在工装托架120顶部，锁紧零点定位器；
步骤S13：调节工装托架120上的调节支撑架150来支撑住飞机部件300；
步骤S14：利用第一支架130和第二支架140上的吊环170，将飞机部件加工用工装100及飞机部件300整体吊转至多轴联动数控机床200中。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种基于飞机部件加工用工装的加工基准确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：前期准备：搭建飞机部件加工用工装，所述飞机部件加工用工装顶部两侧分别设置有三个工艺孔，通过飞机部件加工用工装将飞机部件装夹固定好，然后将飞机部件加工用工装及飞机部件整体吊转至多轴联动数控机床中；
步骤S2：获取工艺孔孔心数据：获取六个工艺孔孔心实测数据并记为
Figure 47950DEST_PATH_IMAGE001
，一侧的工艺孔孔心点分别记为
Figure 686742DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 973629DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 850318DEST_PATH_IMAGE007
，另一侧的工艺孔孔心点分别对应并记为
Figure 423513DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 316645DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 577862DEST_PATH_IMAGE013
，获取实测孔心点对应的理论数据并记为
Figure 309058DEST_PATH_IMAGE014
；
步骤S3：建立参考坐标系Z平面：基于六个工艺孔孔心实测数据
Figure 364739DEST_PATH_IMAGE001
建立平面
Figure 507068DEST_PATH_IMAGE016
，使六个点到平面距离的平方和最短；
步骤S4：建立参考坐标系Y轴线，具体包括以下步骤：
步骤S41：创建实测工艺孔孔心点
Figure 306397DEST_PATH_IMAGE017
和
Figure 518198DEST_PATH_IMAGE009
的中点
Figure 10359DEST_PATH_IMAGE019
，创建实测工艺孔孔心点
Figure 314302DEST_PATH_IMAGE005
和
Figure 215524DEST_PATH_IMAGE011
的中点
Figure 921312DEST_PATH_IMAGE021
，创建实测工艺孔孔心点
Figure 318795DEST_PATH_IMAGE007
和
Figure 110033DEST_PATH_IMAGE013
的中点
Figure 752630DEST_PATH_IMAGE023
；
步骤S42：创建
Figure 250607DEST_PATH_IMAGE019
和
Figure 146888DEST_PATH_IMAGE024
的中点
Figure 159843DEST_PATH_IMAGE026
，创建
Figure 606130DEST_PATH_IMAGE021
和
Figure 958614DEST_PATH_IMAGE027
的中点
Figure 963479DEST_PATH_IMAGE029
，创建通过
Figure 840562DEST_PATH_IMAGE026
、
Figure 323496DEST_PATH_IMAGE029
两点的直线
Figure 858382DEST_PATH_IMAGE031
；
步骤S43：创建直线
Figure 34149DEST_PATH_IMAGE031
在平面
Figure 523161DEST_PATH_IMAGE016
上的投影直线
Figure 747469DEST_PATH_IMAGE033
；
步骤S5：建立参考坐标系原点：创建
Figure 871283DEST_PATH_IMAGE026
和
Figure 217950DEST_PATH_IMAGE029
的中点
Figure 692794DEST_PATH_IMAGE035
，创建点
Figure 272856DEST_PATH_IMAGE035
在平面
Figure 454439DEST_PATH_IMAGE016
上的投影点为
Figure 706428DEST_PATH_IMAGE037
；
步骤S6：建立实测数据参考坐标系：创建基于工艺孔孔心的实测数据参考坐标系
Figure 606251DEST_PATH_IMAGE039
，
Figure 234679DEST_PATH_IMAGE037
为原点，X轴为
Figure 536347DEST_PATH_IMAGE016
平面内通过点
Figure 959238DEST_PATH_IMAGE037
且垂直于直线
Figure 346357DEST_PATH_IMAGE033
的轴线，+X方向为
Figure 279940DEST_PATH_IMAGE011
指向
Figure 170536DEST_PATH_IMAGE005
方向，Y轴为直线
Figure 29908DEST_PATH_IMAGE033
，+Y方向为
Figure 701060DEST_PATH_IMAGE019
指向
Figure 874553DEST_PATH_IMAGE027
方向，Z轴根据X轴和Y轴按右手定则确定；
步骤S7：建立理论数据参考坐标系：基于理论数据
Figure 947551DEST_PATH_IMAGE014
，重复步骤S3至步骤S6建立理论数据参考坐标系
Figure 915507DEST_PATH_IMAGE041
；
步骤S8：参考坐标系对齐：将机床坐标系C m 作为实测数据参考坐标系
Figure 575421DEST_PATH_IMAGE039
的元素，将飞机坐标系C 0作为理论数据参考坐标系
Figure 287025DEST_PATH_IMAGE041
的元素，将实测数据参考坐标系
Figure 214529DEST_PATH_IMAGE039
和理论数据参考坐标系
Figure 415704DEST_PATH_IMAGE041
进行对齐，进而建立机床坐标系C m 和飞机坐标系C 0之间的转换关系，记飞机坐标系C 0到机床坐标系C m 之间的转换关系矩阵为
Figure 999132DEST_PATH_IMAGE043
；
步骤S9：确定飞机部件加工基准：利用步骤S8中获得的转换关系矩阵
Figure 311164DEST_PATH_IMAGE043
，以机床坐标系原点作为飞机部件的部件加工坐标系原点，开展飞机部件加工任务，将飞机坐标系下连接孔的孔位记为
Figure 296438DEST_PATH_IMAGE044
，法矢记为
Figure 169978DEST_PATH_IMAGE045
，转换到机床坐标系中，获取加工基准点的孔位为
Figure 303019DEST_PATH_IMAGE047
，计算式如下：
Figure 356426DEST_PATH_IMAGE049
；
Figure 258523DEST_PATH_IMAGE051
。
2.根据权利要求1所述的一种基于飞机部件加工用工装的加工基准确定方法，其特征在于，在步骤S2中，获取六个工艺孔孔心数据时，使用多轴联动数控机床具备的在线测量探头进行测量。
3.根据权利要求2所述的一种基于飞机部件加工用工装的加工基准确定方法，其特征在于，在步骤S2中，所述工艺孔孔心为工艺孔轴线与工艺孔孔口平面的交点，孔口平面利用在线测量探头在孔口外平面内采集4个点进行拟合，其中采集点到最佳孔缘的距离为5-10mm，孔轴线在孔内壁分2层每层采集4个数据点进行拟合。
4.根据权利要求1所述的一种基于飞机部件加工用工装的加工基准确定方法，其特征在于，在步骤S6中，所述右手定则为：以右手握住Z轴，当右手的四指从正向X轴以π/2角度转向正向Y轴时，大拇指的指向即Z轴的正向。
5.根据权利要求1所述的一种基于飞机部件加工用工装的加工基准确定方法，其特征在于，所述飞机部件加工用工装包括工装托架，所述工装托架两侧分别设置有第一支架和第二支架，所述工装托架上设置有多个位于第一支架和第二支架之间的调节支撑架，所述调节支撑架用于支撑飞机部件，所述第一支架和第二支架上均设置有多个接头定位器，所述第一支架和第二支架均通过对应接头定位器连接飞机部件，所述第一支架和第二支架顶部均对应设置三个工艺孔。
6.根据权利要求5所述的一种基于飞机部件加工用工装的加工基准确定方法，其特征在于，所述调节支撑架包括设置在工装托架的螺柱，所述螺柱上螺纹套设有调节螺母，所述螺柱上活动套设有位于调节螺母上方的活动套，所述活动套顶部设置有弹性支撑垫，所述弹性支撑垫与活动套之间为万向副连接。
7.根据权利要求5所述的一种基于飞机部件加工用工装的加工基准确定方法，其特征在于，所述接头定位器包括连接在第一支架或第二支架上的基体，所述基体连接有位移传感器，所述位移传感器连接有叉耳接头，所述叉耳接头用于连接飞机部件的外伸接头，所述叉耳接头与飞机部件的外伸接头之间设置有定位销，所述定位销一端设置有止动销。
8.根据权利要求7所述的一种基于飞机部件加工用工装的加工基准确定方法，其特征在于，所述第一支架和第二支架顶部均设置有三个凸台，所述工艺孔开设在对应凸台内，所述工艺孔内均设置有衬套。
9.根据权利要求5所述的一种基于飞机部件加工用工装的加工基准确定方法，其特征在于，所述第一支架和第二支架顶部均设置有多个吊环。
10.根据权利要求9所述的一种基于飞机部件加工用工装的加工基准确定方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
步骤S11：在部件装配阶段，飞机部件定位装配后，利用接头定位器将飞机部件连接在第一支架和第二支架之间；
步骤S12：采用多个零点定位器将第一支架和第二支架连接在工装托架顶部，锁紧零点定位器；
步骤S13：调节工装托架上的调节支撑架来支撑住飞机部件；
步骤S14：利用第一支架和第二支架上的吊环，将飞机部件加工用工装及飞机部件整体吊转至多轴联动数控机床中。
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