CN114888594B - 薄壁回转件的辅助智能找正平台及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种薄壁回转件的辅助智能找正平台及方法，转台定子部分固结在固定台上，转台转子部分转动设置在固定台上；零点快换母盘设置在转台转子部分上，零点单元固定设置在零点快换母盘内，零点快换子盘通过零点单元与零点快换母盘配合；工装夹具设置在零点快换子盘上，工装夹具用于装夹定位零件本体；测量组件设置在找正台本体的一侧，测量组件用于测量零件本体；交互控制组件与测量组件、转台电连接。本发明在获得跳动值的同时，可以获得找正角度及位移并实时的显示给操作人员，指导找正人员的操作，同时，避免了仅依靠最大跳动位置需多次来回找正的弊端，提高找正效率。

Description

薄壁回转件的辅助智能找正平台及方法

技术领域

本发明涉及工装设计技术领域，具体地，涉及一种薄壁回转件的辅助智能找正平台及方法，尤其是一种用于航发机匣薄壁回转件的辅助智能找正平台及方法。

背景技术

航发机匣是典型的薄壁回转类零件，其装夹跳动精度直接影响零件后续的回转加工尺寸精度，装夹精度要求高，现有航发零件的装夹通常采用人工手动打表测量跳动值，找到最大跳动处手动移动工件进行多次重复调整，由于薄壁件装夹易变形，其跳动圆心与零件周向最大跳动处往往与圆心不共线，因此，仅依靠跳动检测进行找正通常需要多次来回的调整，效率低、找正精度不高。

对于航发机匣薄壁回转零件的找正需求，其关键是获得装夹状态下，变形工件在夹具上的真实零件状态的理论回转中心，并将理论回转中心调至与夹具名义回转轴线重合。

公开号为CN111060063B的专利文献公开了一种面向回机匣回转筒体类零件的自动定位找正装置及方法，其特点是针对特定回转体零件加工调心需求，在机床转台上增加一组附带XY微调整机构的夹具，通过位于回转体零件内部的测量支架测算零件在转台上的偏心位置，进而通过XY微调整机构调整零件回转中心。但是该机构依赖于特定的调整夹具，无法使用于自动化批量加工的快换找正需求；同时，由于在转台上附加了XY移动调姿机构，夹具回转质心位置不确定，无法使用于机匣类回转零件的高速加工。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种薄壁回转件的辅助智能找正平台及方法。

根据本发明提供的一种薄壁回转件的辅助智能找正平台，包括找正台本体、测量组件以及交互控制组件；

所述找正台本体包括固定台、转台、转台控制电机、零点快换母盘、零点单元、零点快换子盘以及工装夹具；

所述转台定子部分固结在所述固定台上，所述转台转子部分转动设置在所述固定台上；

所述零点快换母盘设置在所述转台转子部分上，所述零点单元固定设置在所述零点快换母盘内，所述零点快换子盘通过所述零点单元与所述零点快换母盘配合；

所述工装夹具设置在所述零点快换子盘上，所述工装夹具用于装夹定位零件本体；

所述测量组件设置在所述找正台本体的一侧，所述测量组件用于测量所述零件本体；

所述交互控制组件与所述测量组件、所述转台电连接。

优选的，所述测量组件包括测量支架和测量头；

所述测量头连接设置在所述测量支架上，所述测量头用于测量零件本体。

优选的，所述交互控制组件包括中央电子控制单元、转台电机控制器、测头控制器以及找正状态显示器；

所述找正状态显示器与所述中央电子控制单元电连接，所述中央电子控制单元与所述转台电机控制器、所述测头控制器电连接；

所述转台电机控制器与所述转台电连接，所述测头控制器与所述测量头电连接。

优选的，所述转台连接设置有转台控制电机，所述转台通过所述转台控制电机在所述固定台上转动；

所述测头控制器与所述转台控制电机电连接。

优选的，所述转台定子部分沿周刻有显示角度的分度标识。

优选的，所述转台定子部分通过螺栓固结在所述固定台面上。

本发明还提供一种基于上述的薄壁回转件的辅助智能找正平台的找正方法，包括如下步骤：

步骤1：对零件本体进行装夹，完成预定位，并对零件本体进行跳动测量；

步骤2：对跳动测量的数据进行处理，并计算偏移量；

步骤3：根据计算的偏移量，对零件本体进行辅助找正调整，再次对零件本体进行装夹和跳动检测。

优选的，所述步骤1包括如下步骤：

步骤1.1：使所述转台位于零位分度并锁止，将零件本体放置在所述工装夹具上并压紧初始固定；

步骤1.2：将所述测量头移动到与零件本体径向共线的测量位置，输入零件本体的理论直径尺寸值至所述中央电子控制单元，启动测量，记录零位处所述测量头到所述转台中心的距离；

步骤1.3：通过所述中央电子控制单元和所述测量头控制器控制所述测量头启动，并采集所述测量头的实时测量数据；通过所述中央电子控制单元、所述转台电机控制器以及所述转台控制电机控制所述转台带动零件本体缓慢旋转一周，并通过所述中央电子控制单元实时采集转角信号；

步骤1.4：当零件本体旋转一周至末端时，所述转台控制电机和所述测量头停止，完成初始装夹状态下的零件本体周向尺寸的测量。

优选的，所述步骤2包括如下步骤：

步骤2.1：当步骤1.4中的测量结束时，通过所述中央电子控制单元将采集的转角信号和所述测量头的测量数据进行时间同步处理记为L_测(ω)，计算各转角处的跳动值为L_测(ω)-L₀＝δ_测(ω)，L0为当零件本体(10)的理论半径尺寸值；

步骤2.2：分别绘制出零件本体在当前夹持状态下的理论形状{L₀(ω)}与实际测量形状{L_测(ω)}，并通过所述找正状态显示器显示；

步骤2.3：通过所述中央电子控制单元，根据实际测量形状{L_测(ω)}结合最小二乘法计算获得当前状态下的最小二乘圆，所述最小二乘圆的圆心记为{x₀,y₀}_测，获得当前夹持状态下的零件本体的圆心偏离点；

步骤2.4：结合测量的圆心{x₀,y₀}_测计算零件本体的找正调整角度ω_δ和位移d_δ(ω_δ)；

步骤2.5：通过所述中央电子控制单元将找正调整角度ω_δ和位移d_δ(ω_δ)实时显示到所述找正状态显示器上。

优选的，所述步骤3包括如下步骤：

步骤3.1：根据找正调整角度ω_δ和位移d_δ(ω_δ)，结合所述转台定子部分上的分度标记找到需要调整的位置和方向，轻微的调整初始装夹的零件本体至找正位置并重新装夹拧紧；

步骤3.2：重新启动步骤1的测量获得调整后的装夹状态，当计算获得零件本体跳动的尺寸|δ_测-max-δ_测-min|满足装夹尺寸要求时，完成找正操作；

步骤3.3：若零件本体跳动的尺寸不满足装夹尺寸要求，则重复步骤2和步骤3的找正操作，直至满足最终的装夹尺寸要求。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明在现有人工找正台的基础上，针对复合零点自动快换系统的零件装夹找正问题，提出自动旋转转台与测量同步的零件外圆转动尺寸检测，获得考虑零件实际装夹变形的转动跳动尺寸，通过最小二乘圆的计算，获得装夹变形与跳动复合影响下的实际偏移圆心，进而获得找正调整量；同时，本发明可自适应的满足不同直径回转零件的找正测量，适用不同型号薄壁回转零件的自适应找正，柔性高；

2、本发明相比传统手动调整仅获得跳动最大位置和最小位置，还能够获得跳动的调整方向，适用于有夹持变形影响跳动最大最小连线位置不过回转中心的薄壁零件找正；

3、本发明在获得跳动值的同时，可以获得找正角度及位移并实时的显示给操作人员，指导找正人员的操作,同时，避免了仅依靠最大跳动位置需多次来回找正的弊端，提高找正效率；

4、本发明提供的辅助找正平台适用于机匣类零件高速回转加工的找正需求，特别是机匣类薄壁回转零件自动化批量加工的快换找正需求；同时，可自适应的满足不同直径回转零件的找正测量，适用不同型号薄壁回转零件的自适应找正，柔性高。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的薄壁回转件的辅助智能找正平台的结构图；

图2为本发明的薄壁回转件的辅助智能找正平台的工件找正调整角与位移计算方法。

图中示出：

找正台本体1 零件本体10

固定台2 测量组件11

转台3 测量支架12

转台控制电机4 测量头13

转台电机控制器5 测头控制器14

零点快换母盘6 交互控制组件15

零点单元7 中央电子控制单元16

零点快换子盘8 找正状态显示器17

工装夹具9

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1：

本实施例提供一种薄壁回转件的辅助智能找正平台，包括找正台本体1、测量组件11以及交互控制组件15。

找正台本体1包括固定台2、转台3、转台控制电机4、零点快换母盘6、零点单元7、零点快换子盘8以及工装夹具9。转台3定子部分固结在固定台2上，转台3转子部分转动设置在固定台2上，零点快换母盘6设置在转台3转子部分上，零点单元7固定设置在零点快换母盘6内，零点快换子盘8通过零点单元7与零点快换母盘6配合，工装夹具9设置在零点快换子盘8上，工装夹具9用于装夹定位零件本体10，测量组件11设置在找正台本体1的一侧，测量组件11用于测量零件本体10，交互控制组件15与测量组件11、转台3电连接。转台3定子部分沿周刻有显示角度的分度标识，转台3定子部分通过螺栓固结在固定台2面上。

测量组件11包括测量支架12和测量头13，测量头13连接设置在测量支架12上，测量头13用于测量零件本体10。交互控制组件15包括中央电子控制单元16、转台电机控制器5、测头控制器14以及找正状态显示器17，找正状态显示器17与中央电子控制单元16电连接，中央电子控制单元16与转台电机控制器5、测头控制器14电连接，转台电机控制器5与转台3电连接，测头控制器14与测量头13电连接。转台3连接设置有转台控制电机4，转台3通过转台控制电机4在固定台2上转动，测头控制器14与转台控制电机4电连接。

本实施例还提供一种基于上述的薄壁回转件的辅助智能找正平台的找正方法，包括如下步骤：

步骤1：对零件本体10进行装夹，完成预定位，并对零件本体10进行跳动测量，步骤1包括如下步骤：

步骤1.1：使转台3位于零位分度并锁止，将零件本体10放置在工装夹具9上并压紧初始固定；

步骤1.2：将测量头13移动到与零件本体10径向共线的测量位置，输入零件本体10的理论直径尺寸值至中央电子控制单元16，启动测量，记录零位处测量头13到转台3中心的距离；

步骤1.3：通过中央电子控制单元16和测量头13控制器控制测量头13启动，并采集测量头13的实时测量数据；通过中央电子控制单元16、转台电机控制器5以及转台控制电机4控制转台3带动零件本体10缓慢旋转一周，并通过中央电子控制单元16实时采集转角信号；

步骤1.4：当零件本体10旋转一周至末端时，转台控制电机4和测量头13停止，完成初始装夹状态下的零件本体10周向尺寸的测量。

步骤2：对跳动测量的数据进行处理，并计算偏移量，步骤2包括如下步骤：

步骤2.1：当步骤1.4中的测量结束时，通过中央电子控制单元16将采集的转角信号和测量头13的测量数据进行时间同步处理记为L_测(ω)，计算各转角处的跳动值为L_测(ω)-L₀＝δ_测(ω)，L0为零件本体10的理论半径尺寸值；

步骤2.2：分别绘制出零件本体10在当前夹持状态下的理论形状{L₀(ω)}与实际测量形状{L_测(ω)}，并通过找正状态显示器17显示；

步骤2.3：通过中央电子控制单元16，根据实际测量形状{L_测(ω)}结合最小二乘法计算获得当前状态下的最小二乘圆，最小二乘圆的圆心记为{x₀,y₀}_测，获得当前夹持状态下的零件本体10的圆心偏离点；

步骤2.4：结合测量的圆心{x₀,y₀}_测计算零件本体10的找正调整角度ω_δ和位移d_δ(ω_δ)；

步骤2.5：通过中央电子控制单元16将找正调整角度ω_δ和位移d_δ(ω_δ)实时显示到找正状态显示器17上。

步骤3：根据计算的偏移量，对零件本体10进行辅助找正调整，再次对零件本体10进行装夹和跳动检测，步骤3包括如下步骤：

步骤3.1：根据找正调整角度ω_δ和位移d_δ(ω_δ)，结合转台3定子部分上的分度标记找到需要调整的位置和方向，轻微的调整初始装夹的零件本体10至找正位置并重新装夹拧紧；

步骤3.2：重新启动步骤1的测量获得调整后的装夹状态，当计算获得零件本体10跳动的尺寸|δ_测-max-δ_测-min|满足装夹尺寸要求时，完成找正操作；

步骤3.3：若零件本体10跳动的尺寸不满足装夹尺寸要求，则重复步骤2和步骤3的找正操作，直至满足最终的装夹尺寸要求。

实施例2：

本领域技术人员可以将本实施例理解为实施例1的更为具体的说明。

本实施例提供一种用于航发机匣薄壁回转件的辅助智能找正平台，包括找正台本体、测量系统以及交互控制系统组成，其中：

找正台本体包括固定台、转台、转台控制电机、转台电机控制器、零点快换母盘、零点单元、零点快换子盘、工装夹具、零件本体，固定台固定在地面，转台定子部分通过螺栓固结在固定台面上，转台定子部分沿圆周刻有显示角度的分度标记，转台转子部分通过转台控制电机驱动可以在固定台面沿中心转动，转台转子上固结有零点快换母盘，零点快换子盘通过固定在零点快换母盘内的零点单元与零点快换母盘配合，零件本体通过固定在零点快换子盘上的工装夹具进行装夹定位，找正台本体可实现零件本体的装夹定位以及零件装夹跳动误差测量时的旋转角度控制。

测量系统包括测量支架、测量头、测头控制器，测量支架与找正台本体固定台固结，测量头位于测量支架末端，通过测头控制器控制测头的测量启动以及测量数据的传输。

交互控制系统包括智能找正平台中央电子控制单元(ECU)、转台电机控制器、测头控制器、找正状态显示器，转台控制电机通过转台电机控制器与智能找正平台中央ECU相连、测量头通过测头控制器与智能找正平台中央ECU相连、找正状态显示器与智能找正平台中央ECU相连，可实现找正测量以及找正平台的旋转控制、找正数据的处理以及零件找正状态的实时显示。

本实施例提供一种用于航发机匣薄壁回转件的辅助智能找正平台智能辅助找正方法包括以下几个步骤：

第一步，零件预定位装夹及跳动检测，首先，初始时，转台位于零位分度并锁止，将预装夹零件放置在夹具工装上并压紧初始固定，将测量头移动到与工件径向共线的测量位置，输入当前零件理论直径尺寸值至智能找正平台中央ECU，启动测量，记录零位处测头到转台中心的距离；智能找正平台中央ECU一方面通过测头控制器控制测量头启动，并采集测量头的实时测量数据通过测头控制器传输回智能找正平台中央ECU；另一方面智能找正平台中央ECU通过转台电机控制器控制转台带动零件缓慢旋转一周，旋转过程中转台电机控制器实时将转角信号传递给智能找正平台中央ECU；当旋转一周至末端时，转台控制电机与测头停止，完成初始装夹状态下的零件周向尺寸测量。

第二步，跳动测量数据处理及偏移量计算，当测量结束时，智能找正平台中央ECU将采集的转角信号与测量头测量数据进行时间同步处理记为L_测(ω)，可计算各转角处的跳动值为L_测(ω)-L₀＝δ_测(ω)，分别绘制出零件在当前夹持状态下的理论形状{L₀(ω)}与实际测量形状{L_测(ω)}，并通过找正状态显示器显示给找正操作人员；然后，智能找正平台中央ECU根据实际测量形状{L_测(ω)}结合最小二乘法计算获得当前状态下的最小二乘圆，其圆心记为{x₀,y₀}_测，即可获得当前夹持状态下的工件圆心偏离点；结合测量的圆心{x₀,y₀}_测计算工件找正调整角度ω_δ及位移d_δ(ω_δ)；智能找正平台中央ECU将找正调整角度及位移实时的显示到找正状态显示器上，直观的呈现给找正操作人员。

第三步，辅助找正调整及再装夹检测，操作人员通过计算获得的找正调整角度及位移，结合转台定子上的分度标记找到需要调整的位置及方向，轻微的调整初始装夹的工件至找正位置并重新装夹拧紧；重新启动第一步的测量获得调整后的装夹状态，当计算获得零件跳动|δ_测-max-δ_测-min|满足装夹需求时完成找正操作；若不满足装夹跳动的尺寸要求，则重复第二步及第三部的找正操作，直至满足最终的装夹尺寸要求。

针对航发机匣薄壁件自动生产线的快速找正需求，本实施例提出一种面向复合零点自动快换系统的薄壁回转件快速找正平台，在跳动检测基础上，设计一套自动分度转台与测量头联动的装夹零件外圆转动尺寸检测，并通过周向检测尺寸的拟合获得当前夹持状态下的圆心偏离矢量，获得装夹变形与跳动复合影响下的实际圆心偏移角度和位移，并通过可视化的界面显示给操作人员，可避免薄壁件装夹变形影响下的跳动找正往复情况，提高找正精度与效率。

本发明在获得跳动值的同时，可以获得找正角度及位移并实时的显示给操作人员，指导找正人员的操作,同时，避免了仅依靠最大跳动位置需多次来回找正的弊端，提高找正效率。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“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的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (2)

1.一种基于薄壁回转件的辅助智能找正平台的找正方法，其特征在于，薄壁回转件的辅助智能找正平台包括找正台本体(1)、测量组件(11)以及交互控制组件(15)；

所述找正台本体(1)包括固定台(2)、转台(3)、转台控制电机(4)、零点快换母盘(6)、零点单元(7)、零点快换子盘(8)以及工装夹具(9)；

所述转台(3)定子部分固结在所述固定台(2)上，所述转台(3)转子部分转动设置在所述固定台(2)上；

所述零点快换母盘(6)设置在所述转台(3)转子部分上，所述零点单元(7)固定设置在所述零点快换母盘(6)内，所述零点快换子盘(8)通过所述零点单元(7)与所述零点快换母盘(6)配合；

所述工装夹具(9)设置在所述零点快换子盘(8)上，所述工装夹具(9)用于装夹定位零件本体(10)；

所述测量组件(11)设置在所述找正台本体(1)的一侧，所述测量组件(11)用于测量所述零件本体(10)；

所述交互控制组件(15)与所述测量组件(11)、所述转台(3)电连接；

所述测量组件(11)包括测量支架(12)和测量头(13)；

所述测量头(13)连接设置在所述测量支架(12)上，所述测量头(13)用于测量零件本体(10)；

所述交互控制组件(15)包括中央电子控制单元(16)、转台电机控制器(5)、测头控制器(14)以及找正状态显示器(17)；

所述找正状态显示器(17)与所述中央电子控制单元(16)电连接，所述中央电子控制单元(16)与所述转台电机控制器(5)、所述测头控制器(14)电连接；

所述转台电机控制器(5)与所述转台(3)电连接，所述测头控制器(14)与所述测量头(13)电连接；

所述转台(3)连接设置有转台控制电机(4)，所述转台(3)通过所述转台控制电机(4)在所述固定台(2)上转动；

所述测头控制器(14)与所述转台控制电机(4)电连接；

所述转台(3)定子部分沿周刻有显示角度的分度标记；

具体包括如下步骤：

步骤1：对零件本体(10)进行装夹，完成预定位，并对零件本体(10)进行跳动测量；

步骤2：对跳动测量的数据进行处理，并计算偏移量；

步骤3：根据计算的偏移量，对零件本体(10)进行辅助找正调整，再次对零件本体(10)进行装夹和跳动检测；

所述步骤1包括如下步骤：

步骤1.1：使所述转台(3)位于零位分度并锁止，将零件本体(10)放置在所述工装夹具(9)上并压紧初始固定；

步骤1.2：将所述测量头(13)移动到与零件本体(10)径向共线的测量位置，输入零件本体(10)的理论直径尺寸值至所述中央电子控制单元(16)，启动测量，记录零位处所述测量头(13)到所述转台(3)中心的距离；

步骤1.3：通过所述中央电子控制单元(16)和所述测量头(13)控制器控制所述测量头(13)启动，并采集所述测量头(13)的实时测量数据；通过所述中央电子控制单元(16)、所述转台电机控制器(5)以及所述转台控制电机(4)控制所述转台(3)带动零件本体(10)缓慢旋转一周，并通过所述中央电子控制单元(16)实时采集转角信号；

步骤1.4：当零件本体(10)旋转一周至末端时，所述转台控制电机(4)和所述测量头(13)停止，完成初始装夹状态下的零件本体(10)周向尺寸的测量；

所述步骤2包括如下步骤：

步骤2.1：当步骤1.4中的测量结束时，通过所述中央电子控制单元(16)将采集的转角信号和所述测量头(13)的测量数据进行时间同步处理记为L_测(ω)，计算各转角处的跳动值为L_测(ω)-L₀＝δ_测(ω)，L₀为零件本体(10)的理论半径尺寸值；

步骤2.2：分别绘制出零件本体(10)在当前夹持状态下的理论形状{L₀(ω)}与实际测量形状{L_测(ω)}，并通过所述找正状态显示器(17)显示；

步骤2.3：通过所述中央电子控制单元(16)，根据实际测量形状{L_测(ω)}结合最小二乘法计算获得当前状态下的最小二乘圆，所述最小二乘圆的圆心记为{x₀,y₀}_测，获得当前夹持状态下的零件本体(10)的圆心偏离点；

步骤2.4：结合测量的圆心{x₀,y₀}_测计算零件本体(10)的找正调整角度ω_δ和位移d_δ(ω_δ)；

步骤2.5：通过所述中央电子控制单元(16)将找正调整角度ω_δ和位移d_δ(ω_δ)实时显示到所述找正状态显示器(17)上；

所述步骤3包括如下步骤：

步骤3.1：根据找正调整角度ω_δ和位移d_δ(ω_δ)，结合所述转台(3)定子部分上的分度标记找到需要调整的位置和方向，轻微的调整初始装夹的零件本体(10)至找正位置并重新装夹拧紧；

步骤3.2：重新启动步骤1的测量获得调整后的装夹状态，当计算获得零件本体(10)跳动的尺寸δ_测-max-δ_测-min满足装夹尺寸要求时，完成找正操作；

步骤3.3：若零件本体(10)跳动的尺寸不满足装夹尺寸要求，则重复步骤2和步骤3的找正操作，直至满足最终的装夹尺寸要求。

2.根据权利要求1所述的基于薄壁回转件的辅助智能找正平台的找正方法，其特征在于，所述转台(3)定子部分通过螺栓固结在所述固定台(2)面上。