CN114800046A - 一种整车模型加工坐标系的快速建系方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种整车模型加工坐标系的快速建系方法，在模型骨架设计阶段在骨架底部预留8个安装支座(与快速装夹装置配合)，安装支座1的布置与CNC五轴铣削中心中的方箱的孔位相对应，在四个车轮区域各预留一个测量基准块，保证安装支座及测量基准块的精度；制作8个与安装支座配合的快速装夹装置；在方箱中按特定位置放置快速装夹装置，将整车模型通过8个安装支座放置在快速装夹装置上，初步的坐标系已经建成。整车模型对水平方向的倾覆即绕X轴、绕Y轴的角度误差通过快速装夹装置与安装支座的精度保证。对于绕Z轴的倾转，通过打点测量测量基准块的Y值找出偏转误差，进行Rot补偿。整个过程方便简单、省时省力，精度高。
Description
技术领域
本发明涉及数控加工技术领域，具体涉及一种整车模型加工坐标系的快速建系方法。
背景技术
在整车模型制造过程中经常需要将整个模型(带模型骨架)在数控五轴加工中心中整体铣削，保证所铣削表面的一致性和精度。
整车模型在数控五轴中心加工前，需要建立精度较高的加工坐标系，才能保证加工的模型表面与骨架的相对位置精度。而这一建系过程通常操作比较复杂，耗时较长，且在装夹过程中会有相对X轴，Y轴，Z轴三个方向的微小旋转角度，导致建系精度低，难以保证模型表面加工位置的准确性。
一般情况下，整车模型的骨架会预留建系特征(基准孔及基准面)，利用铣床的探头打点测量预留的基准面和基准孔，按照3-2-1建立坐标系，该方法默认水平方向没有倾覆即绕X轴、绕Y轴没有角度误差。对于模型沿Z轴的旋转角度偏差，可直接用设备探头测出，并进行ROT值补偿，以此方法建立起加工坐标系。
为了进一步保证建系精度，有时在上述建系方法的基础上，借助测量设备辅助建立加工坐标系，例如通过激光跟踪仪对模型骨架的所有可用特征进行打点测量，并拟合建立整车坐标系，然后与上步所建坐标系进行比较，通过在三维软件中进行数据偏转补偿的方式，提高建系精度。
上述建系方法存在如下缺陷：数控加工设备打点建系无法进行拟合，只能使用1-2个特征，建系精度的波动性非常大。数控加工设备探头受主轴头尺寸限制，能打点测量的位置很有限，对骨架结构提出有很高的限制。数控加工设备只能进行1个维度的3DROT补偿，对水平方向的倾覆即绕X轴、绕Y轴的角度误差无有效措施，对车身姿态偏差的反馈不准确。整车车身调平的过程非常困难，且难以保证精度。若要进一步提高建系精度，需要借助专用测量设备。综上，上述整车模型铣削建系方法存在建系精度低，操作复杂，耗时长，高精度建系依赖专用设备等缺点。
鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。
发明内容
为解决上述技术缺陷，本发明提供一种整车模型加工坐标系的快速建系方法，整个过程方便简单、省时省力。
本发明采用的技术方案在于：
提供一种整车模型加工坐标系的快速建系方法，包括：
数控加工中心的一确定位置安装有方箱，方箱上设有若干具有确定坐标位置的孔位，在整车模型的模型骨架的底部固定有多个与所述孔位的位置对应的安装支座；
所述安装支座通过快速装夹装置固定在所述方箱上对应的孔位上。
进一步地，还包括：
在模型骨架的四个车轮区域各固定安装一个测量基准块；
打点测量所述测量基准块的Y值，导出整车模型绕Z轴的偏转值，若误差超过公差，进行Rot补偿。
进一步地，在模型骨架的底部固定有8个安装支座，其中4个位于整车模型的前部，另外4个位于整车模型的后部。
进一步地，所述模型骨架左侧的安装支座与快速装夹装置为0配合，所述模型骨架右侧的安装支座与快速装夹装置Y方向配合间隙为0.1mm。
进一步地，所述快速装夹装置为气动夹具。
进一步地，所述方箱上的孔位规则排布，每个孔位均能够通过命名而唯一确定。
进一步地，所述数控加工中心为CNC五轴铣削中心。
进一步地，在数控加工中心进行数控编程时，将方箱上选择的孔位信息输入数控机床的控制系统的编程软件中。
进一步地，在模型骨架设计阶段，在模型骨架的底部预留安装支座，在车轮区域预留测量基准块。
进一步地，安装时，先将快速装夹装置固定在方箱上所选用的孔位上；再吊装整车模型，将安装支座固定在快速装夹装置上。
与现有技术比较本发明的有益效果在于：
本发明提供的快速建系方法，在整车模型的设计、编程阶段对建系进行了一体化考虑。在设计阶段，骨架上预留了安装支座及基准快。，通过安装支座与快速装夹装置配合，简化了模型骨架的定位夹紧，以安装支座与支架配合精度保证整车模型绕X轴、绕Y轴的角度精度，节省了整车调平的大量工作。车轮区域预留测量基准块，使得打点测量整车模型绕Z轴旋转误差变得简便可行，有利于可能的Rot补偿。
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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明的建系方法中模型骨架底部的安装支座的布置位置图；
图2示出了本发明的建系方法中所采用的安装支座的结构示意图；
图3示出了本发明的建系方法中整车模型与快速装夹装置连接的示意图；
图4示出了本发明的建系方法中安装支座与快速装夹装置连接的结构示意图；
图5示出了本发明的建系方法中快速装夹装置安装于方箱的结构示意图；
图6示出了本发明的建系方法中车轮区域安装测量基准块的示意图；
图7示出了本发明的建系方法中测量基准块的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。
如图1-图7所示，本实施例以建立铣削整车模型100的加工坐标系为例，对本发明方案进行进一步说明。
1.在模型骨架101设计阶段在骨架底部预留8个安装支座1(与快速装夹装置配合)，安装支座1的布置与CNC五轴铣削中心中的方箱200的孔位201相对应，在四个车轮区域各预留一个测量基准块3，保证安装支座1及测量基准块3的精度。
2.制作8个与安装支座1配合的快速装夹装置2。
3.在方箱200中按特定位置放置快速装夹装置2，将整车模型100通过8个安装支座1放置在快速装夹装置2上。因方箱200相对加工中心的位置，快速装夹装置2相对方箱200的位置均与数据中一致，初步的坐标系已经建成。
4.整车模型偏转补偿。整车模型100对水平方向的倾覆即绕X轴、绕Y轴的角度误差通过快速装夹装置2与安装支座1的精度保证。对于绕Z轴的倾转，通过打点测量测量基准块3的Y值找出偏转误差，进行Rot补偿。
以上建系方法在骨架、快速装夹装置按设计制作完成，编程按程序执行的基础上，建系步骤如下：
按设计在方箱的特定位置布置8个快速装夹装置，气动锁紧。
将整车模型通过骨架底部安装支座放置在8个快速装夹装置上。
打点测量前后车轮基准块的Y值，导出绕Z轴的偏转值。若误差超过公差，进行Rot补偿。
整个过程方便简单、省时省力。在整车模型的设计、编程阶段，对铣削建系进行了一体化考虑。在数控编程层面，编程时整车模型带入方箱、快速装夹装置，整车模型通过支架固定在方箱的特定位置(孔位)，以此建系。数控加工中心内技工只要按照编程阶段指定的孔位安装快速装夹装置就已经初步完成了加工坐标系的建立。在数控加工中心进行数控编程时，将方箱上选择的孔位信息输入数控机床的控制系统的编程软件中。
更具体地，CNC五轴铣削中心的一确定位置安装有方箱200，方箱200上设有若干具有确定坐标位置的孔位201。方箱200上的孔位201规则排布，每个孔位201均能够通过命名而唯一确定。
如图1所示，在模型骨架101的底部按照一定间距(间距与方箱孔匹配)布置8个安装支座1。其中4个位于整车模型100的前部，另外4个位于整车模型100的后部。如图2所示，安装支座1用于支撑固定整车模型100，安装支座1的顶部为法兰盘结构，与模型骨架101连接。下部连接有空心柱体。
如图3、图4、图5所示，整车模型100通过这8个安装支座1安装在快速装夹装置2上，骨架左侧安装支座1与快速装夹装置2为0配合，右侧Y方向配合间隙为0.1以防止过定位。整车模型100Z向靠重力压紧在快速装夹装置2上，快速装夹装置2为气动夹具，气动锁紧。安装支座1通过快速装夹装置2固定在方箱200上对应的孔位202上。
如图6、图7所示，在模型骨架的四个车轮区域各固定安装一个测量基准块3，该位置不会被其他结构遮挡，便于打点测量，通过打点前后两基准快的A面31，即Y坐标可以得到量整车模型100绕Z轴的旋转误差，若误差超过公差，进行Rot补偿。
基于以上结构，本发明中的整车模型建系过程如下：
在数控加工中心中的方向上找到编程中选用的固定快速装夹装置的孔位，将快速装夹装置通过气动夹紧固定在选定孔位上
吊装整车模型，将其通过安装支座固定在快速装夹装置上，坐标系初步建立。
打点测量前后基准块的Y值，求出整车模型绕Z轴旋转误差，必要时进行ROT补偿。
以上仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本发明中各部件的结构和连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (10)
1.一种整车模型加工坐标系的快速建系方法，其特征在于，包括：
数控加工中心的一确定位置安装有方箱，方箱上设有若干具有确定坐标位置的孔位，在整车模型的模型骨架的底部固定有多个与所述孔位的位置对应的安装支座；
所述安装支座通过快速装夹装置固定在所述方箱上对应的孔位上。
2.如权利要求1所述的一种整车模型加工坐标系的快速建系方法，其特征在于，还包括：
在模型骨架的四个车轮区域各固定安装一个测量基准块；
打点测量所述测量基准块的Y值，导出整车模型绕Z轴的偏转值，若误差超过公差，进行Rot补偿。
3.如权利要求1所述的一种整车模型加工坐标系的快速建系方法，其特征在于，在模型骨架的底部固定有8个安装支座，其中4个位于整车模型的前部，另外4个位于整车模型的后部。
4.如权利要求3所述的一种整车模型加工坐标系的快速建系方法，其特征在于，所述模型骨架左侧的安装支座与快速装夹装置为0配合，所述模型骨架右侧的安装支座与快速装夹装置Y方向配合间隙为0.1mm。
5.如权利要求1所述的一种整车模型加工坐标系的快速建系方法，其特征在于，所述快速装夹装置为气动夹具。
6.如权利要求1所述的一种整车模型加工坐标系的快速建系方法，其特征在于，所述方箱上的孔位规则排布，每个孔位均能够通过命名而唯一确定。
7.如权利要求1所述的一种整车模型加工坐标系的快速建系方法，其特征在于，所述数控加工中心为CNC五轴铣削中心。
8.如权利要求1所述的一种整车模型加工坐标系的快速建系方法，其特征在于，在数控加工中心进行数控编程时，将方箱上选择的孔位信息输入数控机床的控制系统的编程软件中。
9.如权利要求2所述的一种整车模型加工坐标系的快速建系方法，其特征在于，在模型骨架设计阶段，在模型骨架的底部预留安装支座，在车轮区域预留测量基准块。
10.如权利要求1所述的一种整车模型加工坐标系的快速建系方法，其特征在于，安装时，先将快速装夹装置固定在方箱上所选用的孔位上；再吊装整车模型，将安装支座固定在快速装夹装置上。
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