CN114107870B - 一种复材蒙皮零件火焰喷铝方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种复材蒙皮零件火焰喷铝方法，本方法首先将零件放在加工坐标系中，然后在坐标系中编制零件的零点加工程序，然后确认零件放在该位置是否所有火焰喷铝喷涂表面均可达，若可达，则确定该零件零点位置加工程序通用定位块的位置，若不可达，则调整零件的位置重新编制该零件的零点位置加工程序，然后重新进行判断；满足要求后，批量修改外部轴的位置代码，生成该零件的XY位置偏移加工程序，并确定该零件XY位置偏移加工程序通用定位块的位置。本申请的喷铝方法使得大批量异形零件的混合喷涂成为可能，让生产节拍具有不确定性的复材零件能够实现批量的快速自动火焰喷铝，有利于改善火焰喷铝的涂层质量并提高产品的稳定性。

Description

一种复材蒙皮零件火焰喷铝方法

技术领域

本申请涉及飞机制造喷涂技术领域，具体涉及一种复材蒙皮零件火焰喷铝方法。

背景技术

蒙皮零件是构成飞机气动外形的薄板件，因复合材料在综合性能上与铝合金相当，但比刚度和比强度均高于铝合金，并且具有耐高温、耐疲劳等优势，所以复合材料蒙皮逐渐取代金属蒙皮，在现代飞行器上取得了重要应用。但复合材料也具有导电性差、电阻率高等缺陷，在飞行过程中，飞机遭受雷击的事件在国内外时有发生，迄今为止复合材料雷击防护技术主要有4 种，分别是网箔保护法、表面层保护法、复合胶膜保护法和添加导电材料保护法，其中，火焰喷铝是最常用的表面层保护法之一。

复材蒙皮零件火焰喷铝是通过乙炔等气体燃烧产生的高温，将铝丝（或铝粉）熔融喷覆在零件表面形成铝层的一种表面处理工艺。复材蒙皮零件生产线的制造特点是：蒙皮种类超过百种、外形曲面均不相同、存在大量的的双曲率变曲面结构、大部分零件存在镜像对称的左右件以及每个工作日送到火焰喷铝车间的零件种类和数量具有较大的不确定性。因此，随着产能需求的增加，为提高制造效率，减少无谓的零件周转时间成本，对复材蒙皮零件自动化火焰喷铝的方法提出了更高的要求。

现有的火焰喷铝处于从手动火焰喷铝向自动化火焰喷铝的过渡状态，手动火焰喷铝受操作者因素影响大，涂层均匀性差、不可控性高，而机器人自动化喷涂能有效改善火焰喷铝的涂层质量，从而提高产品的稳定性，但是当前的机器人自动化喷涂只能够完成小曲率零件的批量喷涂和大曲率异形件的单次单件或小批量喷涂，对于大批量异形零件的混合喷涂，则没有提出更好的方法。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题和不足，本申请提出了一种特别针对大批量异形复材蒙皮零件的火焰喷铝方法，本方法使得大批量异形零件的混合喷涂成为可能，让生产节拍具有不确定性的复材零件能够实现批量的快速自动火焰喷铝，有利于改善火焰喷铝的涂层质量并提高产品的稳定性。

为了实现上述发明目的，本申请的技术方案如下：

一种复材蒙皮零件火焰喷铝方法，具体包括以下步骤：

步骤一. 将复材蒙皮零件放在自动火焰喷铝系统的兼容性工装上，首先在火焰喷铝系统的坐标系中确定第一个零件的位置，编制第一个零件的零点位置加工程序，然后确认该零件放在该位置是否所有火焰喷铝喷涂表面均可达，若可达，则确定该零件零点位置加工程序通用定位块的位置，若不可达，则调整零件的位置，重新编制零点位置加工程序，然后进行判断并最终确定该零件零点位置加工程序通用定位块的位置；满足要求后，批量修改外部轴的位置代码，生成该零件的XY位置偏移加工程序，并确定该零件XY位置偏移加工程序通用定位块的位置；

步骤二. 在火焰喷铝系统的坐标系中确定第二个零件的位置，编制第二个零件的零点位置加工程序，然后确认该零件放在该位置是否所有火焰喷铝喷涂表面均可达，若可达，则执行下一个步骤；若不可达，则调整零件的位置，重新编制零点位置加工程序，然后进行判断，直至满足要求；

步骤三. 判断第二个零件的零点位置加工程序的通用定位块是否与兼容性工装上已有的通用定位块及零件产生干涉，若是，依次判断能否通过更改该零件通用定位块的位置、更改该零件的位置以及被干涉零件的通用定位块的位置来解决干涉问题，重新设计后，若不再干涉，则最终确定该零件零点位置加工程序通用定位块的位置，然后批量修改外部轴的位置代码，生成该零件的XY位置偏移加工程序，并确定该零件XY位置偏移加工程序通用定位块的位置；若依然无法解决干涉问题，则对于该零件另外设计加工工装进行加工；

步骤四. 重复以上步骤，直至完成所有异形零件加工程序的编制，最终批量完成复材蒙皮零件的火焰喷铝。

进一步地，所述步骤一中，对于区分左右件的零件，首先将左件放置于火焰喷铝系统的坐标系原点位置，接着编制左件的零点位置加工程序，然后确认左件放在该位置是否所有火焰喷铝喷涂表面均可达，若可达，则确定该左件零点位置加工程序通用定位块的位置，若不可达，则调整左件的位置，重新编制零点位置加工程序，然后进行判断；左件满足要求后，最终确定左件零点位置加工程序通用定位块的位置，接着通过镜像程序，以对称中轴平面为镜像平面，得到镜像加工程序，确认右件放在该位置是否所有火焰喷铝喷涂表面均可达，若可达，则确定该右件零点位置加工程序通用定位块的位置，若不可达，修改镜像平面，重新确认右件放在该位置是否所有火焰喷铝喷涂表面均可达以及右件零点位置加工程序通用定位块的位置；左件和右件均满足要求后，批量修改外部轴的位置代码，生成整个零件的XY位置偏移加工程序，并确定整个零件XY位置偏移加工程序通用定位块的位置

进一步地，所述步骤二中，对于区分左右件的零件，先将左件放置于火焰喷铝系统的坐标系原点位置，调整至与第一个零件的通用定位块不相互干涉的位置，接着编制左件的零点位置加工程序，然后确认左件放在该位置是否所有火焰喷铝喷涂表面均可达，若可达，则确定该左件零点位置加工程序通用定位块的位置，若不可达，则调整左件的位置，重新编制零点位置加工程序，然后进行判断；左件满足要求后，通过镜像程序，以对称中轴平面为镜像平面，得到镜像加工程序，确认右件放在该位置是否所有火焰喷铝喷涂表面均可达，若可达，则确定该右件零点位置加工程序通用定位块的位置，若不可达，修改镜像平面，重新确认右件放在该位置是否所有火焰喷铝喷涂表面均可达以及右件零点位置加工程序通用定位块的位置。

进一步地，所述兼容性工装包括工装基板、通用定位块以及专用定位块，工装基板上设置有若干插槽，通用定位块以及专用定位块均包括一个定位块本体以及设置在定位块本体下方的插头；在使用时，通用定位块以及专用定位块的插头固定在工装基板的插槽中，所述通用定位块位于零件的四周，用于零件的定位，所述专用定位块设置在零件的下方，用于零件的支撑及定位。

本申请的有益效果：

（1）本申请的喷铝方法使得大批量异形零件的混合喷涂成为可能，让生产节拍具有不确定性的复材零件能够实现批量的快速自动火焰喷铝，有利于改善火焰喷铝的涂层质量、提高产品的稳定性，形成良好有效的闪电防护结构，保证飞机可靠性和安全性，并且还能够提高零件火焰喷铝的效率。

（2）本申请使用兼容性工装解决了大批量异形复材蒙皮零件在火焰喷铝时的快速定位难题，在整个喷涂过程中降低了管理成本，喷涂方法更加科学合理。

（3）本申请中，使用兼容性工装提高了零件的定位精度，具有良好的防错效应，避免因操作人员失误摆放错零件位置造成的机械撞击甚至灼伤、损伤零件。

（4）本申请中，使用兼容性工装还提高了零件的定位效率，缩短了零件的制造周期。

附图说明

图1为本申请自动火焰喷铝系统结构示意图；

图2为本申请兼容性定位工装结构示意图；

图3为本申请通用定位块结构示意图；

图4为本申请专用定位块结构示意图。

附图中：

1、兼容性定位工装；2、承重墙；3、第一导轨；4、横车；5、第二导轨；6、机器人；7、喷枪；8、工作台面；9、定位块本体；10、插头；11、定位基板；12、通用定位块；13、专用定位块。

具体实施方式

下面结合实施例对本申请作进一步地详细说明，但本申请的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例公开了一种复材蒙皮零件火焰喷铝方法，本实例采用的应用场景示意如图1所示，采用高架桥式吊装机器人结构，机器人6有六个运动轴，机器人6在第二导轨5上的运动为第七轴运动，横车4在承重墙2上的第一导轨3上的运动为第八轴运动，整个火焰喷铝系统的加工范围在5×10米的工作台面8上，需加工的异形零件大小从0.3×0.2米到2米×2米大小不等，具体的加工方法如下：

步骤一. 首先将复材蒙皮零件放在自动火焰喷铝系统的兼容性工装1上，然后在火焰喷铝系统的坐标系中确定第一个零件的位置，编制生成第一个零件的零点位置加工程序，然后确认该零件放在该位置是否所有火焰喷铝喷涂表面均可达，若可达，则确定该零件在零点位置加工程序下，其通用定位块的位置，然后批量修改外部轴的位置代码，生成该零件的XY位置偏移加工程序，并确定该零件在XY位置偏移加工程序下通用定位块的位置，即该零件在进行XY方向偏移后，其通用定位块的位置；若不可达，则调整零件的位置，重新编制该零件的零点位置加工程序，然后进行判断，满足要求后，则执行批量修改外部轴的位置代码，生成该零件的XY位置偏移加工程序等步骤；

步骤二. 在火焰喷铝系统的坐标系中确定第二个零件的位置，编制生成第二个零件的零点位置加工程序，然后确认该零件放在该位置是否所有火焰喷铝喷涂表面均可达，若可达，则执行下一个步骤；若不可达，则调整零件的位置，重新编制该零件的零点位置加工程序，然后进行判断，直至满足要求；

步骤三. 判断第二个零件的零点位置加工程序的通用定位块12是否与兼容性工装1上已有的通用定位块12及零件产生干涉，若是，依次判断能否通过更改该零件通用定位块12的位置、更改该零件的位置以及被干涉零件的通用定位块12的位置来解决干涉问题，重新设计后，若不再干涉，则最终确定该零件在零点位置加工程序下，其通用定位块12的位置，然后批量修改外部轴的位置代码，生成该零件的XY位置偏移加工程序，并确定该零件XY位置偏移加工程序通用定位块12的位置，即该零件在进行XY方向偏移后，其通用定位块12的位置；若依然无法解决干涉问题，则对于该零件另外设计加工工装进行加工；

步骤四. 重复以上步骤，直至完成所有异形零件加工程序的编制，最终批量完成复材蒙皮零件的火焰喷铝。

在本实施例中，首先将第一个零件放在加工坐标系中，然后在机器人坐标系中编制生成零件的零点加工程序，然后确认零件放在该位置是否所有火焰喷铝喷涂表面均可达，若可达则确定该零件在零点位置加工程序下，其通用定位块的位置，然后批量修改外部轴的位置代码，生成该零件的XY位置偏移加工程序，并确定该零件在XY位置偏移加工程序下通用定位块的位置；如果不可达，那么则需要调整零件的位置重新编制该零件的零点位置加工程序，然后重新进行判断是否可达，满足条件后再编制生成该零件的XY位置偏移加工程序，如果还是不可达，则需要继续进行调整，直至满足要求；而对于第一个零件后的待加工零件，在判断是否所有火焰喷铝喷涂表面均可达后，还需要增加一个步骤，即进一步判断该零件的零点位置加工程序的通用定位块是否与兼容性工装上已有的通用定位块及零件产生干涉，若产生了干涉则需要对零件的位置进行调整，并重新生成相应的零件位置加工程序，满足要求后，再批量修改外部轴的位置代码，生成该零件的XY位置偏移加工程序，如果进行多次调整后仍然无法满足要求，则对于该零件另外设计加工工装进行加工。

本实施例在现有机器人自动化喷涂的基础上，重新设计了一种新的火焰喷铝的方法，本方法使得大批量异形零件的混合喷涂成为可能，让生产节拍具有不确定性的复材零件能够实现批量的快速自动火焰喷铝，有利于改善火焰喷铝的涂层质量、提高产品的稳定性，形成良好有效的闪电防护结构，保证飞机可靠性和安全性，并且还能够提高零件火焰喷铝的效率。

实施例2

本实施例公开了一种复材蒙皮零件火焰喷铝方法，本实施例在实施例的1的基础上，对零件的火焰喷铝加工方法做出了进一步地限定，具体如下：

在加工第一个零件时，对于区分左右件的零件来说，还需要增加一个镜像加工的程序，具体的，首先将零件的左件放置于火焰喷铝系统的坐标系原点位置，接着编制左件的零点位置加工程序，然后确认左件放在该位置是否所有火焰喷铝喷涂表面均可达，若可达，则确定该左件零点位置加工程序通用定位块12的位置，若不可达，则调整左件的位置，重新编制左件的零点位置加工程序，然后进行判断；左件的放置位置满足要求后，通过镜像程序，以对称中轴平面为镜像平面，得到镜像加工程序，确认右件放在该位置是否所有火焰喷铝喷涂表面均可达，若可达，则确定该右件零点位置加工程序通用定位块12的位置，若不可达，则修改镜像平面（即调整右件的位置），重新确认右件放在该位置是否所有火焰喷铝喷涂表面均可达以及右件零点位置加工程序通用定位块12的位置；左件和右件均满足要求后，最后批量修改外部轴的位置代码，生成整个零件的XY位置偏移加工程序，并确定整个零件XY位置偏移加工程序通用定位块12的位置；

进一步地，在加工第二个零件及其后续零件时，对于区分左右件的零件来说，也需要增加一个镜像加工的程序，具体的，先将左件放置于火焰喷铝系统的坐标系原点位置，调整至与第一个零件的通用定位块12不相互干涉的位置，接着左件的零点位置加工程序，然后确认左件放在该位置是否所有火焰喷铝喷涂表面均可达，若可达，则确定该左件零点位置加工程序通用定位块12的位置，并确保将该通用定位块12的位置设置于与第一个零件互不干涉的位置，然后通过镜像程序，以对称中轴平面为镜像平面，得到镜像加工程序，确认右件放在该位置是否所有火焰喷铝喷涂表面均可达，若可达，则确定该右件零点位置加工程序通用定位块12的位置，若不可达则修改镜像平面（即调整右件的位置），重新确认右件放在该位置是否所有火焰喷铝喷涂表面均可达以及右件零点位置加工程序通用定位块12的位置；

本实施例针对区分左右件的零件在喷铝时，特别的增加了镜像加工的程序，使得蒙皮零件的自动火焰喷铝更加合理，喷涂效率也更高。

实施例3

本实施例公开了一种复材蒙皮零件火焰喷铝系统，参照说明书附图1-图4，所述系统采用高架桥式吊装机器人结构，包括兼容性工装1、承重墙2、第一导轨3、横车4、第二导轨5、机器人6、喷枪7以及工作台面8，机器人6有六个运动轴，机器人6在第二导轨5上的运动为第七轴运动，横车4在承重墙2上的第一导轨3上的运动为第八轴运动，整个火焰喷铝系统的加工范围在5×10米的工作台面8上，需加工的异形零件大小从0.3×0.2米到2米×2米大小不等，兼容性工装1设置在系统的工作台面8上，具体的，所述兼容性工装1包括工装基板11、通用定位块12以及专用定位块13，工装基板11设置在工作台面8上， 通用定位块以及专用定位块均包括一个定位块本体以及设置在定位块本体下方的插头，工装基板11上设置有若干的插槽，可插入通用定位块12和专用定位块13；在使用时，通用定位块12以及专用定位块13的插头固定在工装基板11的插槽中，所述通用定位块位于零件的四周，用于实现异形零件在工作台面8上的快速定位，所述专用定位块设置在零件的下方，主要用于实现异形零件在工作台面8上的支撑，同时也有快速定位的作用。

在本实施例中，兼容性定位工装最大的特点是：无论何种异形零件放置在工装上时，均不与其他所有定位块干涉，即在使用过程中不需要取下通用定位块，具有管理上的便捷性和生产上的快捷性，而专用定位块在加工其他零件时则需要从工装基板上取下。

本申请针对大批量异形复材蒙皮零件在火焰喷铝时的快速定位难题，专门设计了一种兼容性定位工装，在整个喷涂过程中，兼容性定位工装的使用降低了管理成本，使得喷涂方法更加科学合理，进一步地，兼容性工装的使用还提高了零件的定位精度，具有良好的防错效应，避免因操作人员失误摆放错零件位置造成的机械撞击甚至灼伤、损伤零件，并且兼容性工装还提高了零件的定位效率，缩短了零件的制造周期。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请保护范围的限制。

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

Claims (3)

1.一种复材蒙皮零件火焰喷铝方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤一. 将复材蒙皮零件放在自动火焰喷铝系统的兼容性工装上，首先在火焰喷铝系统的坐标系中确定第一个零件的位置，编制第一个零件的零点位置加工程序，然后确认该零件放在该位置是否所有火焰喷铝喷涂表面均可达，若可达，则确定该零件零点位置加工程序通用定位块的位置，若不可达，则调整零件的位置，重新编制零点位置加工程序，然后进行判断并最终确定该零件零点位置加工程序通用定位块的位置；满足要求后，批量修改外部轴的位置代码，生成该零件的XY位置偏移加工程序，并确定该零件XY位置偏移加工程序通用定位块的位置；

步骤二. 在火焰喷铝系统的坐标系中确定第二个零件的位置，编制第二个零件的零点位置加工程序，然后确认该零件放在该位置是否所有火焰喷铝喷涂表面均可达，若可达，则执行下一个步骤；若不可达，则调整零件的位置，重新编制零点位置加工程序，然后进行判断，直至满足要求；

步骤三. 判断第二个零件的零点位置加工程序的通用定位块是否与兼容性工装上已有的通用定位块及零件产生干涉，若是，依次判断能否通过更改该零件通用定位块的位置、更改该零件的位置以及被干涉零件的通用定位块的位置来解决干涉问题，重新设计后，若不再干涉，则最终确定该零件零点位置加工程序通用定位块的位置，然后批量修改外部轴的位置代码，生成该零件的XY位置偏移加工程序，并确定该零件XY位置偏移加工程序通用定位块的位置；若依然无法解决干涉问题，则对于该零件另外设计加工工装进行加工；

步骤四. 重复以上步骤，直至完成所有异形零件加工程序的编制，最终批量完成复材蒙皮零件的火焰喷铝；

所述火焰喷铝系统包括兼容性工装、承重墙、第一导轨、横车、第二导轨、机器人、喷枪以及工作台面，机器人有六个运动轴，机器人在第二导轨上的运动为第七轴运动，横车在承重墙上的第一导轨上的运动为第八轴运动，兼容性工装设置在系统的工作台面上，所述兼容性工装包括工装基板、通用定位块以及专用定位块，工装基板设置在工作台面上，通用定位块以及专用定位块均包括一个定位块本体以及设置在定位块本体下方的插头，工装基板上设置有若干的插槽，可插入通用定位块和专用定位块；所述通用定位块位于零件的四周，用于实现异形零件在工作台面上的定位，所述专用定位块设置在零件的下方，用于实现异形零件在工作台面上的支撑。

2.根据权利要求1所述的一种复材蒙皮零件火焰喷铝方法，其特征在于：所述步骤一中，对于区分左右件的零件，首先将左件放置于火焰喷铝系统的坐标系原点位置，接着编制左件的零点位置加工程序，然后确认左件放在该位置是否所有火焰喷铝喷涂表面均可达，若可达，则确定该左件零点位置加工程序通用定位块的位置，若不可达，则调整左件的位置，重新编制零点位置加工程序，然后进行判断；左件满足要求后，最终确定左件零点位置加工程序通用定位块的位置，接着通过镜像程序，以对称中轴平面为镜像平面，得到镜像加工程序，确认右件放在该位置是否所有火焰喷铝喷涂表面均可达，若可达，则确定该右件零点位置加工程序通用定位块的位置，若不可达，修改镜像平面，重新确认右件放在该位置是否所有火焰喷铝喷涂表面均可达以及右件零点位置加工程序通用定位块的位置；左件和右件均满足要求后，批量修改外部轴的位置代码，生成整个零件的XY位置偏移加工程序，并确定整个零件XY位置偏移加工程序通用定位块的位置。

3.根据权利要求1所述的一种复材蒙皮零件火焰喷铝方法，其特征在于：所述步骤二中，对于区分左右件的零件，先将左件放置于火焰喷铝系统的坐标系原点位置，调整至与第一个零件的通用定位块不相互干涉的位置，接着编制左件的零点位置加工程序，然后确认左件放在该位置是否所有火焰喷铝喷涂表面均可达，若可达，则确定该左件零点位置加工程序通用定位块的位置，若不可达，则调整左件的位置，重新编制零点位置加工程序，然后进行判断；左件满足要求后，通过镜像程序，以对称中轴平面为镜像平面，得到镜像加工程序，确认右件放在该位置是否所有火焰喷铝喷涂表面均可达，若可达，则确定该右件零点位置加工程序通用定位块的位置，若不可达，修改镜像平面，重新确认右件放在该位置是否所有火焰喷铝喷涂表面均可达以及右件零点位置加工程序通用定位块的位置。

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