一种制造导管实样的方法与流程

1.本发明属于航空制造领域，具体的是航空金属导管实样的制造，尤其适用于基于模型且无法数控弯曲成形的金属导管的制造。


背景技术：

2.导管是飞机和发动机的重要零件，其功能和重要性类似于人类的血管。由于飞机结构的复杂性，发动机和飞机内部液压、燃油、环控、氧气等系统的许多导管布局、形状和走向复杂。虽然目前实现了设计阶段的数字化，大量采用三维设计技术，并且基本实现了制造过程全数字化几何信息传递，相比以往传统在飞机装配后机上取实样的方式，并按实样弯曲成形的导管制造有了重大飞跃，但是仍然存在一定量的导管由于导管两相邻弯曲中间直线段、端头加工直线段满足不了数控弯曲过程模具夹持距离，或同一根导管存在多个弯曲且弯曲半径不同时数控弯曲过程不方便更换模具，或数控弯曲过程中导管与数控弯管机干涉等原因，导致实体工艺模型的导管无法直接进行数字化加工制造。
3.以飞机导管为例，传统的导管制造通常采用“先取样后生产”的模式，在飞机上协调所取导管实样与周围的零件、成件、附件及固定支架的相互位置，并协调区域内有关系统导管和电缆的位置，由工人通常选用φ6或φ8mm等小管径铝管沿导管走向的中心线进行弯曲，并在现场反复比试和修正，制成初形实样，在与实样有相互关系的其它系统导管、电缆、成件、附件等装备齐全的情况下鉴定其走向和间隙，并不断修正和重取，直至试装合格，完成取样工作。由此可见，传统的取样工作必须在飞机上进行，准备工作很多，完全依靠手工操作，多次安装验证工作量大，周期很长，成本较高，生产效率和制造精度都比较低，取样环节的存在给导管的生产管理带来极大的不便，导致飞机的研制进度被动拉长。
4.而对数控弯管机进行技术改造升级或者新购加工能力更强的数控弯管机虽不失为一种途径，但导管的复杂性仍会存在机床设备满足不了使用需求的可能，并且已无法再设计优化的不能直接数控弯曲的导管数量不会很大，采用此方法的成本将会变得异常的高。因此，针对无法数控弯曲成形的导管采用手工弯管的方式还是比较合理的，那么优化导管取样显得尤为重要。


技术实现要素：

5.本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种制造导管实样的方法以解决深腔零件侧壁孔口倒角加工效率低的问题。
6.本发明技术方案：一种制造导管实样的方法，包括如下步骤：步骤1、创建导管三维模型；步骤2、在导管三维模型的基础上构建实体工艺模型；步骤3、在实体工艺模型的基础上增材制造出实体；步骤4、对实体进行测量，将测量数据与实体工艺模型进行比对，对不符合工艺要
求或技术要求的，按照步骤2优化工艺参数再次制造或手工修正至合格；步骤5、以合格的实体为依据，选择相应尺寸的样管沿实体走向的中心线进行弯曲，得到初形实样；步骤6、利用测量装置对初形实样进行测量，将测量数据与实体工艺模型进行比对，对不符合工艺要求或技术要求的，手工修正至合格，得到基于三维模型的导管实样；步骤7、以导管实样为参考对导管毛坯手工弯曲成形，并用根据导管三维模型制造的专用工装进行检验，若不协调，则分析查找原因，重复步骤1至步骤6，直至按导管实样手工弯曲成形出合格零件。
7.进一步，步骤2中实体工艺模型的构建，包括对零件几何体进行工艺补充设计。
8.进一步，工艺补充设计包括对零件几何体进行成形余量和工艺填充。
9.进一步，步骤3中实体的制造包括调整实体工艺模型在切片处理软件中的摆放位置，并设置制造速度、层高、填充密度、温度等工艺参数，选择合适的粘附平台方式和支撑类型，设定增材制造材料类别和属性，编制数控程序，采用直接能量沉积或粉末床熔化的方式制造，加工出具有实体工艺模型外形特征的实体。
10.进一步，增材制造材料为聚乳酸（pla）。
11.进一步，增材制造温度为170~230℃，工艺参数层高设置为喷嘴直径的一半。
12.进一步，步骤5中样管选用φ6
×
1或φ8
×
1mm的铝管。
13.进一步，步骤6中的测量装置为激光测量机。
14.进一步，步骤7还包括在导管毛坯弯曲成型及矫正弯曲走向后进行修剪余量，修剪余量包括除去成形余量、工艺填充和开孔。
15.发明提有益效果在于：1、解决了由于导管两相邻弯曲中间直线段、端头加工直线段满足不了数控弯曲过程模具夹持距离，或同一根导管存在多个弯曲且弯曲半径不同时数控弯曲过程不方便更换模具，或数控弯曲过程中导管与数控弯管机干涉等原因造成的无法数控弯曲成形的难题；2、解决了现场来回反复导管取样的耗时、工作量大和成本高的问题；3、解决了传统导管取样完全依靠手工控制导管走向和间隙导致的制造精度低的现象。
16.4、大大缩短了生产周期、节省了取制实样的时间，并提高了取样的精度。
附图说明
17.图1是本发明较佳实施例制造方法的流程图；图2是本发明较佳实施例中导管三维模型的结构示意图；图3是本发明较佳实施例中实体工艺模型的结构示意图；图4是本发明较佳实施例中增材制造实体的示意图；图5是图4沿a-a的剖视图；图6是图4沿b-b的剖视图；图7是图5中c的局部放大图；图8本发明较佳实施例中切片处理的示意图；图9本发明较佳实施例中喷嘴的示意图；
图10本发明较佳实施例中导管实样的结构示意图；图11本发明较佳实施例数据信息传递示意图；图中：导管三维模型1，实体工艺模型2，初形实样3，实体4，喷嘴5，导管实样6，孔11，工艺填充21，成形余量22，初形实样中心线33，支撑41，切片层高42，实体中心线43。
具体实施方式
18.本发明通过下面的实施案例可以对本发明做进一步的描述，然而，本发明的范围并不限于下述实施例。
19.实施例1：以某飞机导管零件为例，选用pla材料，利用热源熔化材料通过喷嘴5选择性挤出并选择性沉积的过程，描述制造导管实样6的方法，其制造方法的流程如图1所示。
20.图2示出的是导管三维模型1，空间走向比较复杂，其上有孔11，通过对模型进行测量，结合数控弯管机的加工能力可知，该导管两相邻弯曲中间直线段、端头加工直线段满足不了数控弯曲过程模具夹持距离，故采用手工弯曲成形，手工弯曲成形需要实样，按照图1的工艺流程取制实样。
21.具体制作方法，包括如下步骤：步骤1、创建导管三维模型1，见图2所示；步骤2、以导管三维模型1为基础，构建实体工艺模型2，见图3所示，依据三维模型、产品设计技术文件、工艺文件（如交接状态表、零件制造方案等）以及工艺模型的使用需求等，对导管三维模型1增加成形余量22及对其上孔11进行工艺填充21的工艺补充设计，从而得到实体工艺模型2，作为后续设计和制造的依据，其中：成形余量22沿导管中心线方向延伸,成形余量22是为了满足导管成形要求，延长了力臂，增大力矩，避免装夹不便及难以弯曲，使成形更容易，工艺填充是将三维模型导管表面的孔进行填充，填充面与零件型面之间连续、光滑过渡，方便后续弯曲成形；步骤3、以实体工艺模型2为依据，结合导管走向、制造质量和效率进行实体工艺模型2的前处理，调整实体工艺模型2在切片处理软件中的摆放位置，并设置制造速度、切片层高42、填充密度、温度等工艺参数，选择合适的粘附平台方式和支撑41类型，设定增材制造材料类别和属性，编制数控程序，采用热源熔化材料通过喷嘴5选择性挤出并选择性沉积方式制造，加工出具有实体工艺模型2外形特征的实体4，作为后续制造的依据；优选，增材制造加工如图4——图10所示，优选，增材制造材料选用性能良好、环境友好、价格低廉的聚乳酸（pla），加工温度170~230℃，为了保证制造精度和效率，根据经验切片层高42h设置为喷嘴5直径d的一半，即h=1/2d；步骤4、对制造的实体4去除支撑41后进行测量，将测量数据与实体工艺模型2进行比对，对不符合工艺要求或技术要求的，优化工艺参数再次制造或手工修正，合格的实体4作为后续制造导管实样6的依据；步骤5、以制造的合格实体4为依据，选用φ6
×
1或φ8
×
1mm等小管径铝管沿实体4走向的中心线43进行弯曲，得到初形实样33，初形实样33的中心线33与实体4的中心线43走向要求一致；步骤6、对初形实样33在激光测量机上进行测量，将测量数据导出，与实体工艺模型2进行比对，对不符合工艺要求或技术要求的，手工修正至合格，得到基于三维模型的导
管实样6，见图10，用于后续导管零件的生产制造，从导管三维模型1——导管实样6的数据信息传递见图11；步骤7、以导管实样6为参考对导管毛坯手工弯曲成形，并用由导管三维模型1制造的专用工装进行检验，若不协调，则分析查找原因，重复以上步骤，见图1的工艺流程，直至按导管实样6手工弯曲成形出满足工艺要求或技术要求的合格零件。
22.步骤7还包括在导管毛坯弯曲成型及矫正弯曲走向后进行修剪余量，修剪余量包括除去成形余量22、工艺填充21和开孔11，至制造的导管符合导管三维模型。
23.本发明解决了中间直线段短满足不了数控弯曲成形的难题；解决了现场来回反复导管取样的耗时、工作量大和成本高的问题；解决了传统导管取样完全依靠手工控制导管走向和间隙导致的制造精度低的现象。该方法大大缩短了生产周期、节省了取制实样的时间，并提高了取样的精度。
24.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
25.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。