CN114227157A - 一种运载火箭舱段装入件数字量协调快速定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种运载火箭舱段装入件数字量协调快速定位方法，包括以下步骤：S1、利用三维建模软件建立舱段装入件连接孔位的工艺模型；将装入件协调装配孔点位显性化；S2、导入舱段实体模型进行干涉检查，若存在干涉情况，在设计允许的范围内，对干涉的孔位进行调整，调整后的模型为装入件数字量协调的基础；S3、提取舱段装配孔数据，根据装配孔分布分别编制舱段的自动钻铆程序和装入件的数控制孔程序；S4、利用自动钻铆机和数控钻孔机分别钻制舱段和装入件的装配孔；S5、利用装配孔将装入件和舱段进行连接，完成定位。本发明提高产品装配精度，减少累积误差，降低工人操作难度和劳动强度，实现高质高效装配。

Description

一种运载火箭舱段装入件数字量协调快速定位方法

技术领域

本发明属于运载火箭领域，尤其是涉及一种运载火箭舱段装入件数字量协调快速定位方法。

背景技术

随着铆接技术的发展，运载火箭舱段传统手工装配的方式越来越不适用于航天产品的高效生产模式。近几年来，国内航天铆接装配技术已经开始了大范围的更新换代，先后实现了运载火箭的壁板自动钻铆和筒段的自动钻铆，大量替代手工作业，单个舱段主体结构的自动钻铆率已经达到60％～70％左右。由于运载火箭单次订制化的发射任务需求，其箭体上的仪器和电缆铺设的技术状态变更频繁，舱段内外表面支架、电缆卡箍等装入件装配位置不同发次差异较大，而且新一代运载火箭结构复杂，单舱段上的支架数量超过40个，电缆卡箍数量超过100个，装配定位的工作量大，数量众多的装入件还会与其他结构件产生干涉。传统手工划线定位装入件的方法存在操作时间长、对人员技能要求高、易错以及无法提前进行干涉规避等问题。现有的自动钻铆设备、数控钻孔设备均具备较高的定位精度和重复定位精度，利用自动化设备的高精度定位和制孔能力，通过数字化孔系的协调方式能够大幅降低装入件的定位作业时长，实现装入件的数字化装配。因此，改进现有零件自动钻铆的装配方式，使用数控协调装配技术，将其应用于火箭舱段装入件的装配十分必要。

运载火箭舱段主体结构70％以上的装入件采用钣金件，根据《QJ262A-2005钣金冲压件通用技术要求》：

1、与理论外形或装配有关的零件，当零件长度大于200mm时，对外形样板的上偏差为+0.3mm，下偏差为-0.5mm；

2、蒙皮用切割线、切钻样板检验，零件长度L＞1500mm，零件与检验工具的偏差值(上偏差为+2.0mm，下偏差为-1.5mm)；

3、卡箍、紧带等带有弹性的零件，可在加工状态下进行检查，在自由状态下允许自然弹开；

4、支座、支架及类似的零件，非连接关系并无外形要求的加强弯边，其凸起高度或凹陷深度不大于0.6mm；

5、板材制造的零件，与理论外形有关的零件，长度尺寸(上偏差为+2mm，下偏差为0)；

6、圆筒、锥筒形零件母线的直线度公差值，母线长度L＞1000～2000mm，直线度公差为2mm……

综上技术要求可知，钣金件成形精度较低，使用钣金件装配后的壳体刚性较弱易产生变形，在钣金件精度较低和产品易变形的综合不利影响下，而设计图纸对装入件的装配精度要求较高，只能采取结构成形后，产品刚性较好的条件下再装配支架、电缆卡箍和搭接片等装入件。目前装入件在主体结构完成后装配主要存在手工划线效率低，装配时存在定位误差、产品技术状态更改频繁等问题：

1、手工划线过程繁琐、效率低。以装配支架为例，首先需划出支架的航向，在支架上划出中心线，钻出支架翻边的铆钉导孔；其次壳体上不制孔，按设计的定位尺寸在壳体的曲面上划出支架的中心定位线和轮廓线，检查支架与其他结构件是否存在装配不协调问题，若存在干涉问题，需与设计部门确认允许移动的范围，确认无干涉后由支架上的铆钉孔向壳体透孔，用施工螺钉选定两个点在壳体上固定支架，最后完成铆接，手工划线和干涉检查的过程对于操作者的依赖程度高，划线及定位过程较为繁琐，易产生人为疏忽的不可逆操作。

2、装入件存在定位误差。运载火箭舱段装入件较多且定位角度跨度较大时，手工划线的难度增大。当出现跨零件划线的情况，需要转换划线基准再间接向目标位置引线，不同的基准转换会造成装配误差积累。

3、产品状态更改频繁。运载火箭主体结构中框、桁条和蒙皮等结构较少发生更改，但支架和电缆卡子的技术状态变化较多，新支架或电缆卡子可能存在干涉的问题，需重新调整装配位置，致使不同发次装入件移动的位置不一致，产品一致性较差。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种运载火箭舱段装入件数字量协调快速定位方法，形成火箭舱段装入件的定位及装配方案，以期提高产品装配精度，减少累积误差，降低工人操作难度和劳动强度，实现高质高效装配。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种运载火箭舱段装入件数字量协调快速定位方法，包括以下步骤：

S1、利用三维建模软件建立舱段装入件连接孔位的工艺模型；将装入件协调装配孔点位显性化；

S2、在工艺模型中导入舱段实体模型进行干涉检查，若存在干涉情况，在设计允许的范围内，对干涉的孔位进行调整，调整后的模型为装入件数字量协调的基础；

S3、提取舱段装配孔数据，根据装配孔分布分别编制舱段的自动钻铆程序和装入件的数控制孔程序；

S4、利用自动钻铆设备和数控钻孔机分别钻制舱段和装入件的装配孔；

S5、利用装配孔将装入件和舱段进行连接，完成定位。

进一步的，步骤S1中建立舱段装入件连接孔位的工艺模型，包括以下步骤：

a、建立舱段基准坐标系；

b、搭建舱段主体特征骨架；

c、按照设计图纸在UG软件中分别画出装入件的铆钉导孔；

进一步的，步骤S2中导入舱段实体模型包括以下步骤：

d、打开步骤S1中制作完成的工艺模型；

e、在设计模型中新建转换坐标系，选择实体和新建的转换坐标系导出设计模型；

f、在UG环境下向S1中制作完成的工艺模型导入实体模型，得到工艺模型与实体模型共存的模型；

进一步的，步骤S3中，选取装入件若干装配孔中的其中两个孔作为一号装配孔，两个一号装配孔分布情况为斜对角，

数控编程包括以下步骤：

m、利用UG加工模块，选中协调装配孔，生成360°圆周内协调装配孔的GOTO信息；

n、将GOTO文件导入自动钻铆装备数控编程处理器中，点击数据转换，快速输出装入件的轴向定位尺寸X值和装入件的角度值A值；

进一步的，通过数控钻孔机在装入件制出一号装配孔，通过自动钻铆设备在舱段上制出二号装配孔，一号装配孔和二号装配孔一一对应，实现装入件快速定位。

相对于现有技术，本发明所述的一种运载火箭舱段装入件数字量协调快速定位方法具有以下优势：

(1)本发明一种运载火箭舱段装入件数字量协调快速定位方法，方法适用于运载火箭舱段装入件的快速定位，数控协调装配孔定位装入件取代传统手工划线定位，可提高装入件的准确度，减少操作者对装入件的干涉检查、重复划线及调整时间，解决钣金零件提前组合后精度较低的问题，提升定位效率50％以上，可大幅降低工人操作难度和劳动强度。

(2)本发明一种运载火箭舱段装入件数字量协调快速定位方法，可推广应用于无工装和样板定位的装入件上，尤其在新一代运载火箭上具有较好的应用前景。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例装入件点位显性化示意图；

图2为本发明实施例工艺模型导入舱段实体模型示意图；

图3为本发明实施例电缆卡箍与立筋干涉、移动后的孔位示意图；

图4为本发明实施例支架翻边易钻豁桁条边示意图；

图5为本发明实施例舱段示意图；

图6为本发明实施例装入件一号装配孔选取示意图；

图7为本发明实施例装入件一号装配孔选取示意图；

图8为本发明实施例整流罩装配孔示意图；

图9为本发明实施例支架装配孔之意图；

图10为本发明实施例装入件的轴向定位尺寸X值和装入件的角度值A值；

图11为本发明实施例钻铆程序示意图。

附图标记说明：

1、电缆卡箍；2、支架；3、一号装配孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种运载火箭舱段装入件数字量协调快速定位方法，包括以下步骤：

S1、利用三维建模软件建立舱段装入件连接孔位的工艺模型；将装入件协调装配孔点位显性化；如图1所示，装入件包括支架2、电缆卡箍1和搭接片等；

S2、在工艺模型中导入舱段实体模型，如图2所示；进行干涉检查，调整干涉连接点位置，调整后的模型为装入件数字量协调的基础；

将实体模型导入UG软件中，首先检查装入件的实体孔位与建模的点位进行匹配，对不重合的点位进行复核，检查建模点位的准确性。其次检查装入件与其他零件的干涉情况，图3为电缆卡箍1与桁条立筋、边缘干涉，图4为支架2翻边上的孔与桁条翻边距离较近，易将桁条钻豁边。在设计允许的范围内，对干涉的点位进行移动。此操作可节省操作工人的划线及干涉调整时间，提高工作效率。

S3、提取舱段装配孔数据，根据装配孔分布分别编制舱段的自动钻铆程序和装入件的数控制孔程序；

S4、利用自动钻铆设备和数控钻孔机分别钻制舱段和装入件的装配孔；

S5、利用装配孔将装入件和舱段进行连接，完成定位。

进一步的，步骤S1中建立舱段装入件连接孔位的工艺模型，包括以下步骤：

a、建立舱段基准坐标系；

b、搭建舱段主体特征骨架；

c、按照设计尺寸画出装入件翻边上的铆钉孔；

进一步的，步骤S2中导入舱段实体模型包括以下步骤：

d、打开步骤S1中制作完成的工艺模型；

e、在设计模型中新建转换坐标系，选择实体和新建的转换坐标系导出设计模型；

f、在UG环境下向S1中制作完成的工艺模型导入实体模型，得到工艺模型与实体模型共存的模型；

进一步的，步骤S3中，选取装入件若干装配孔中的其中两个孔作为一号装配孔3，两个一号装配孔3分布情况为斜对角，如图5-图7所示，

数控编程包括以下步骤：

m、利用UG加工模块，选中协调装配孔，生成360°圆周内协调装配孔的GOTO信息；

n、将GOTO文件导入自动钻铆装备数控编程处理器中，点击数据转换，快速输出装入件的轴向定位尺寸X值和装入件的角度值A值；如图10、图11所示；

壳体上每个装入件的两个装配孔采用自动钻铆设备制出，如图8和图9的整流罩及支架2-Φ4装配孔位置，支架2翻边上的铆钉孔位置全部采用数控钻孔机制出，每个装入件采用记号笔单独标记出与壳体协调的装配孔位置，方便支架2、电缆卡子或整流罩等装入件的快速定位。

进一步的，通过数控钻孔机在装入件制出一号装配孔3，通过自动钻铆设备在舱段上制出二号装配孔，一号装配孔3和二号装配孔一一对应，实现装入件快速定位。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种运载火箭舱段装入件数字量协调快速定位方法，包括以下步骤：

S1、利用三维建模软件建立舱段装入件连接孔位的工艺模型；将装入件协调装配孔点位显性化；

S2、导入舱段实体模型进行干涉检查，若存在干涉情况，在设计允许的范围内，对干涉的孔位进行调整，调整后的模型为装入件数字量协调的基础；

S3、提取舱段装配孔数据，根据装配孔分布分别编制舱段的自动钻铆程序和装入件的数控制孔程序；

S4、利用自动钻铆设备和数控钻孔机分别钻制舱段和装入件的装配孔；

S5、利用装配孔将装入件和舱段进行连接，完成定位。

2.根据权利要求1所述的一种运载火箭舱段装入件数字量协调快速定位方法，其特征在于：步骤S1中建立舱段装入件连接孔位的工艺模型，包括以下步骤：

a、建立舱段基准坐标系；

b、搭建舱段主体特征骨架；

c、按照设计图纸分别画出装入件的铆钉导孔。

3.根据权利要求1所述的一种运载火箭舱段装入件数字量协调快速定位方法，其特征在于：步骤S2中导入舱段实体模型包括以下步骤：

d、打开步骤S1中制作完成的工艺模型；

e、在设计模型中新建转换坐标系，选择实体和新建的转换坐标系导出设计模型；

f、在UG环境下向S1中制作完成的工艺模型导入实体模型，得到工艺模型与实体模型共存的模型。

4.根据权利要求1所述的一种运载火箭舱段装入件数字量协调快速定位方法，其特征在于：步骤S3中，选取装入件若干装配孔中的其中两个孔作为一号装配孔，两个一号装配孔分布情况为斜对角；

数控编程包括以下步骤：

m、利用UG加工模块，选中协调装配孔，生成360°圆周内协调装配孔的GOTO信息；

n、将GOTO文件导入自动钻铆装备数控编程处理器中，点击数据转换，快速输出装入件的轴向定位尺寸X值和装入件的角度值A值。

5.根据权利要求4所述的一种运载火箭舱段装入件数字量协调快速定位方法，其特征在于：通过数控钻孔机在装入件制出一号装配孔，通过自动钻铆设备在舱段上制出二号装配孔，一号装配孔和二号装配孔一一对应，实现装入件快速定位。

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