消除五坐标数控机床柔性夹具定位误差的方法
【专利摘要】本发明属于数控加工技术，涉及对消除五坐标数控机床柔性夹具定位误差方法的改进。其特征在于，消除柔性夹具定位误差的步骤是：输入被加工飞机蒙皮零件(5)的数学模型；构建飞机蒙皮零件(5)的物理模拟型面；测量圆形定位器(3)和三角形定位器(4)的实际坐标；消除圆形定位器(3)和三角形定位器(4)的定位误差。本发明提出了一种改进的消除五坐标数控机床柔性夹具定位误差的方法，简化了目前的调整步骤，缩短了加工周期和加工精度，提高了加工效率，降低了加工成本。
【专利说明】 消除五坐标数控机床柔性夹具定位误差的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于数控加工技术，涉及对消除五坐标数控机床柔性夹具定位误差方法的改进。
现有技术
[0002]应用带有柔性夹具的五坐标数控机床切割飞机蒙皮零件的外轮廓，飞机蒙皮零件上沿长度方向的两端各有一个定位孔。图1是某型飞机的一种蒙皮零件的结构示意图。用飞机蒙皮零件的切割线作为检验基准。用柔性夹具构建一个与飞机蒙皮零件上的型面相似的模拟型面作为夹具，柔性夹具上有圆形定位器和三角形定位器，使用圆形定位器定位飞机蒙皮零件上沿长度方向左端的定位孔，使用三角形定位器定位飞机蒙皮零件上沿长度方向右端的定位孔；或者相反，使用圆形定位器定位飞机蒙皮零件上沿长度方向右端的定位孔，使用三角形定位器定位飞机蒙皮零件上沿长度方向左端的定位孔。根据飞机蒙皮零件的数学模型编制加工程序，沿飞机蒙皮零件的切割线切掉多余的材料。其缺点是:飞机蒙皮零件的外轮廓的切割精度受柔性夹具定位精度的影响。由于柔性夹具圆形定位器和三角形定位器的定位器标定误差分别为:x向0.4mm, Y向0.2mm, Z向0.2mm,上述定位误差会导致零件位移和扭转，必须消除上述定位误差，才能保证加工精度。目前的方法是:采用试切法消除柔性夹具定位误差，就是带余量试切飞机蒙皮零件，在忽略其他误差的情况下，如果余量均匀则圆形定位器和三角形定位器位置正确；否则，依据余量偏置情况调整圆形定位器和三角形定位器的位置。由于飞机蒙皮零件外形复杂，不能一次调整到位，即使多次调整试切也很难达到理想状态，并且占用大量设备机时，加工效率低，成本高。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是:提出一种改进的消除五坐标数控机床柔性夹具定位误差的方法，以便简化目前的调整步骤，缩短加工周期和加工精度，提高加工效率，降低加工成本。
[0004]本发明的技术方案是:消除五坐标数控机床柔性夹具定位误差的方法，五坐标数控机床三维坐标系的原点O位于柔性夹具的左前角，X轴与柔性夹具的长度方向平行，右方为X轴的正方向，Y轴与柔性夹具的宽度方向平行，后方为Y轴的正方向，Z轴垂直于X轴和Y轴所在的平面，上方为Z轴的正方向；其特征在于，消除柔性夹具定位误差的步骤是:
[0005]1、输入被加工飞机蒙皮零件5的数学模型，该飞机蒙皮零件5的数学模型上带有两个定位孔6，两个定位孔6分别位于飞机蒙皮零件5长度方向的两端，位于飞机蒙皮零件5左端定位孔6下端口中心点A的理论坐标为Al (xl, yl, zl);位于飞机蒙皮零件5右端定位孔6的下端口中心点B的理论坐标为B2 (x2, y2，z2);飞机蒙皮零件5的数学模型上带有成型的型面，将飞机蒙皮零件5的数学模型输入计算机中；
[0006]2、构建飞机蒙皮零件5的物理模拟型面:根据飞机蒙皮零件的数学模型，利用柔性夹具中的定位柱I上端点的点阵形成一个飞机蒙皮零件5的数字模拟型面；在上述点阵中，在位于飞机蒙皮零件5左端定位孔6的位置设置圆形定位器3，圆形定位器3上端的定位孔中心和位于飞机蒙皮零件5左端的定位孔6的下端口中心点A重合；在位于飞机蒙皮零件5右端定位孔6的位置设置三角形定位器4，三角形定位器4上端的定位孔的中心和位于飞机蒙皮零件5右端的定位孔6的下端口中心点B重合；将上述飞机蒙皮零件5的数字模拟型面输入五坐标数控机床的计算机中，控制柔性夹具中的定位柱I运动，使柔性夹具形成飞机蒙皮零件5的物理模拟型面；
[0007]3、测量圆形定位器3和三角形定位器4的实际坐标:使用五坐标数控机床的测头2分别检测出圆形定位器3上端定位孔中心点A的实际坐标A3 (x3，y3，z3)和三角形定位器4上端定位孔的中心点B实际坐标B4(x4，y4, z4)；
[0008]4、消除圆形定位器3和三角形定位器4的定位误差:用圆形定位器3上端的定位孔的中心点A的实际坐标A3 (x3, y3, z3)代替理论坐标Al (xl, yl, zl),用三角形定位器4上端的定位孔的中心点B的实际坐标M(x4，y4，z4)代替理论坐标B2(x2，y2，z2)，然后编制加工程序，根据此加工程序加工出的飞机蒙皮零件5的尺寸，已经消除了五坐标数控机床柔性夹具的定位误差。
[0009]本发明的优点是:提出了一种改进的消除五坐标数控机床柔性夹具定位误差的方法，简化了目前的调整步骤，缩短了加工周期和加工精度，提高了加工效率，降低了加工成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是某型飞机的一种蒙皮零件的数控模型示意图。
[0011]图2是利用柔性夹具中的定位柱I上端点的点阵形成一个飞机蒙皮零件5的数字模拟型面的示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面对本发明做进一步详细说明。参见图1、2，消除五坐标数控机床柔性夹具定位误差的方法，五坐标数控机床三维坐标系的原点O位于柔性夹具的左前角，X轴与柔性夹具的长度方向平行，右方为X轴的正方向，Y轴与柔性夹具的宽度方向平行，后方为Y轴的正方向，Z轴垂直于X轴和Y轴所在的平面，上方为Z轴的正方向；其特征在于，消除柔性夹具定位误差的步骤是:
[0013]1、输入被加工飞机蒙皮零件5的数学模型，该飞机蒙皮零件5的数学模型上带有两个定位孔6，两个定位孔6分别位于飞机蒙皮零件5长度方向的两端，位于飞机蒙皮零件5左端定位孔6下端口中心点A的理论坐标为Al (xl, yl, zl);位于飞机蒙皮零件5右端定位孔6的下端口中心点B的理论坐标为B2 (x2, y2, z2);飞机蒙皮零件5的数学模型上带有成型的型面，将飞机蒙皮零件5的数学模型输入计算机中；
[0014]2、构建飞机蒙皮零件5的物理模拟型面:根据飞机蒙皮零件的数学模型，利用柔性夹具中的定位柱I上端点的点阵形成一个飞机蒙皮零件5的数字模拟型面；在上述点阵中，在位于飞机蒙皮零件5左端定位孔6的位置设置圆形定位器3，圆形定位器3上端的定位孔中心和位于飞机蒙皮零件5左端的定位孔6的下端口中心点A重合；在位于飞机蒙皮零件5右端定位孔6的位置设置三角形定位器4，三角形定位器4上端的定位孔的中心和位于飞机蒙皮零件5右端的定位孔6的下端口中心点B重合；将上述飞机蒙皮零件5的数字模拟型面输入五坐标数控机床的计算机中，控制柔性夹具中的定位柱I运动，使柔性夹具形成飞机蒙皮零件5的物理模拟型面；
[0015]3、测量圆形定位器3和三角形定位器4的实际坐标:使用五坐标数控机床的测头2分别检测出圆形定位器3上端定位孔中心点A的实际坐标A3 (x3，y3，z3)和三角形定位器4上端定位孔的中心点B实际坐标B4(x4，y4, z4)；
[0016]4、消除圆形定位器3和三角形定位器4的定位误差:用圆形定位器3上端的定位孔的中心点A的实际坐标A3 (x3, y3, z3)代替理论坐标Al (xl, yl, zl),用三角形定位器4上端的定位孔的中心点B的实际坐标M(x4，y4，z4)代替理论坐标B2(x2，y2，z2)，然后编制加工程序，根据此加工程序加工出的飞机蒙皮零件5的尺寸，已经消除了五坐标数控机床柔性夹具的定位误差。
[0017]实施例
[0018]1、消除五坐标数控机床柔性夹具定位误差的方法，五坐标数控机床三维坐标系的原点O位于柔性夹具的左前角，X轴与柔性夹具的长度方向平行，右方为X轴的正方向，Y轴与柔性夹具的宽度方向平行，后方为Y轴的正方向，Z轴垂直于X轴和Y轴所在的平面，上方为Z轴的正方向；其特征在于，消除柔性夹具定位误差的步骤是:
[0019]1.1、输入被加工飞机蒙皮零件(5)的数学模型:该飞机蒙皮零件(5)的数学模型上带有两个定位孔(6)，两个定位孔(6)分别位于飞机蒙皮零件(5)长度方向的两端，位于飞机蒙皮零件(5)左端定位孔(6)下端口中心点A的理论坐标为Al (22.527, 11106.271, 711.840);位于飞机蒙皮零件(5)右端定位孔(6)的下端口中心点B的理论坐标为B2 (2168.224，1106.271，400.000);飞机蒙皮零件(5)的数学模型上带有成型的型面、圆形定位器(3)的型面和三角形定位器(4)的型面，将飞机蒙皮零件(5)的数学模型输入计算机中；
[0020]1.2、构建飞机蒙皮零件(5)的物理模拟型面:根据飞机蒙皮零件的数学模型，利用柔性夹具中的定位柱(I)上端点的点阵形成一个飞机蒙皮零件(5)的数字模拟型面；在上述点阵中，在位于飞机蒙皮零件(5)左端定位孔(6)的位置设置圆形定位器(3)，圆形定位器(3)上端的定位孔中心和位于飞机蒙皮零件(5)左端的定位孔(6)的下端口中心点A重合；在位于飞机蒙皮零件(5)右端定位孔(6)的位置设置三角形定位器(4)，三角形定位器(4)上端的定位孔的中心和位于飞机蒙皮零件(5)右端的定位孔(6)的下端口中心点B重合；将上述飞机蒙皮零件(5)的数字模拟型面输入五坐标数控机床的计算机中，控制柔性夹具中的定位柱(I)运动，使柔性夹具形成飞机蒙皮零件(5)的物理模拟型面；
[0021]1.3、测量圆形定位器(3)和三角形定位器⑷的实际坐标:使用五坐标数控机床的测头⑵分别检测出圆形定位器⑶上端定位孔中心点A的实际坐标A3 (22.325, 1106.271,710.728)和三角形定位器(4)上端定位孔的中心点B实际坐标Β4(2169.157，1106.067，398.486)；
[0022]1.4、消除圆形定位器(3)和三角形定位器⑷的定位误差:用圆形定位器(3)上端的定位孔的中心点A的实际坐标A3 (22.325，1106.271，710.728)代替理论坐标Al (22.527，11106.271，711.840)，用三角形定位器(4)上端的定位孔的中心点B的实际坐标 Β4(2169.157，1106.067, 398.486)代替理论坐标 Β2 (2168.224，1106.271, 400.000),然后编制加工程序，根据此加工程序加工出的飞机蒙皮零件(5)的尺寸，已经消除了五坐标 数控机床柔性夹具的定位误差。
【权利要求】
1.消除五坐标数控机床柔性夹具定位误差的方法，五坐标数控机床三维坐标系的原点O位于柔性夹具的左前角，X轴与柔性夹具的长度方向平行，右方为X轴的正方向，Y轴与柔性夹具的宽度方向平行，后方为Y轴的正方向，Z轴垂直于X轴和Y轴所在的平面，上方为Z轴的正方向；其特征在于，消除柔性夹具定位误差的步骤是: 1.1、输入被加工飞机蒙皮零件(5)的数学模型:该飞机蒙皮零件(5)的数学模型上带有两个定位孔(6)，两个定位孔(6)分别位于飞机蒙皮零件(5)长度方向的两端，位于飞机蒙皮零件(5)左端定位孔(6)下端口中心点A的理论坐标为Al(xl，yl，zl);位于飞机蒙皮零件(5)右端定位孔(6)的下端口中心点B的理论坐标为B2(x2，y2，z2);飞机蒙皮零件(5)的数学模型上带有成型的型面，将飞机蒙皮零件(5)的数学模型输入五坐标数控机床的计算机中； 1.2、构建飞机蒙皮零件(5)的物理模拟型面:根据飞机蒙皮零件的数学模型，利用柔性夹具中的定位柱(I)上端点的点阵形成一个飞机蒙皮零件(5)的数字模拟型面；在上述点阵中，在位于飞机蒙皮零件(5)左端定位孔(6)的位置设置圆形定位器(3)，圆形定位器(3)上端的定位孔中心和位于飞机蒙皮零件(5)左端的定位孔(6)的下端口中心点A重合；在位于飞机蒙皮零件(5)右端定位孔(6)的位置设置三角形定位器(4)，三角形定位器(4)上端的定位孔的中心和位于飞机蒙皮零件(5)右端的定位孔(6)的下端口中心点B重合；将上述飞机蒙皮零件(5)的数字模拟型面输入五坐标数控机床的计算机中，控制柔性夹具中的定位柱(I)运动，使柔性夹具形成飞机蒙皮零件(5)的物理模拟型面； 1.3、测量圆形定位器(3)和三角形定位器(4)的实际坐标:使用五坐标数控机床的测头(2)分别检测出圆形定位器(3)上端定位孔中心点A的实际坐标A3 (x3，y3，z3)和三角形定位器(4)上端定位孔的中心点B实际坐标M(x4，y4，z4)； 1.4、消除圆形定位器(3 )和三角形定位器(4)的定位误差:用圆形定位器(3)上端的定位孔的中心点A的实际坐标A3 (x3, y3, z3)代替理论坐标Al (xl, yl, zl),用三角形定位器(4)上端的定位孔的中心点B的实际坐标B4(x4，y4，z4)代替理论坐标B2 (x2，y2，z2),然后编制加工程序，根据此加工程序加工出的飞机蒙皮零件(5)的尺寸，已经消除了五坐标数控机床柔性夹具的定位误差。
【文档编号】G06F17/50GK103902781SQ201410142885
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月10日 优先权日:2014年4月10日
【发明者】谢志辉, 刘凤阁, 李琳琳, 关新宇 申请人:哈尔滨飞机工业集团有限责任公司