一种基于箭上实际装配空间的导管数字化取样制造方法技术

本发明专利技术涉及一种基于箭上实际装配空间的导管数字化取样制造方法，属于运载火箭先进制造技术领域；步骤一、在燃料箱的底部安装4个燃料箱导管安装法兰；步骤二、安装4个发动机启动阀导管安装法兰；步骤三、将燃料箱安装对接环与发动机安装对接环对接；步骤四、测量对应的燃料箱导管安装法兰在基准坐标系o3x3y3z3中的坐标和3个方向的矢量；步骤五、模拟发动机启动阀导管安装法兰和燃料箱导管安装法兰的相对位置；步骤六、安装第一根待安装导管；步骤七、重复步骤四至步骤六3次，获得其它3根待安装导管；步骤八、对装配间隙进行判断；本发明专利技术解决了必须根据箭上实际装配空间开展导管生产才能满足其最终在箭体上精确对接装配要求的难题。

A digital sampling manufacturing method of conduit based on the actual assembly space on the arrow

The invention relates to a digital sampling and manufacturing method for a conduit based on the actual assembly space of an arrow, which belongs to the advanced manufacturing technology field of a launch vehicle; step 1: install four mounting flanges for the conduit of the fuel tank at the bottom of the fuel tank; step 2: install four mounting flanges for the conduit of the engine starting valve; step 3: connect the mounting butt ring of the fuel tank with the mounting butt ring of the engine Step 4: measure the coordinates of the corresponding fuel tank conduit mounting flange in the reference coordinate system o3x3z3 and the vectors of the three directions; step 5: simulate the relative positions of the engine start valve conduit mounting flange and the fuel tank conduit mounting flange; step 6: install the first conduit to be installed; step 7: repeat step 4 to step 6 three times to obtain the other three conduits to be installed; step 8. Judge the assembly clearance; the invention solves the problem that the conduit production must be carried out according to the actual assembly space on the arrow to meet the requirements of the precise butt assembly on the arrow finally.

【技术实现步骤摘要】
一种基于箭上实际装配空间的导管数字化取样制造方法
本专利技术属于运载火箭先进制造
，涉及一种基于箭上实际装配空间的导管数字化取样制造方法。
技术介绍
由于运载火箭箭体的制造误差、发动机的制造和装配误差以及各组件的装配累积误差等原因，导致部分拼焊型导管必须根据箭体上的实际装配空间制造方可满足精确对接装配的要求。在现役运载火箭中，此类拼焊型导管通常采用现场实物取样制造的生产模式，当总装进行到相应部段后开展导管的现场实物取样，然后返回制造车间进行导管制造，再到总装车间进行试装，能满足装配要求后再返回制造车间进行后续的性能检测，最后交付总装车间完成装配后开展后续的总装。因此，在型号总装过程中该部分始终为“串行制造”的状态，无法开展其它相关的总装工作，需要完成导管的取样制造以及箭上装配后方可开展后续的总装工作，导致出现较多的总装等待时间、影响型号的总装效率。此外，CZ-5/CZ-7等新一代运载火箭的增压输送系统管路产品采取京津异地生产和总装的生产组织模式，增加了现场实物取样的执行难度和资源浪费，现场实物取样将需要设计人员、工艺人员、操作人员以及检验人员在京津两地多次往返，对总装效率的影响更加凸显，对时间资源和人力资源的浪费更加凸显。因此，无论从现役运载型号高密度发射对管路产品精确制造和高效制造的需求而言，还是从新一代运载火箭的管路产品实现京津异地制造和总装对精确制造和高效制造的需求而言，都需要改变传统现场实物取样的“串行制造”模式而实现“并行制造”模式以缩短甚至消除总装等待时间。此外，随着运载火箭的研制逐步进入数字化设计和数字化制造的新阶段，通过人工的方式进行现场实物取样已经不适应运载火箭数字化制造的发展趋势；随着重型运载火箭的研制进入关深阶段，型号研制的技术贮备也正式进入实质性阶段，箭体结构的显著增大也造成不再具备导管制造的现场实物取样的条件。综上所述，在运载火箭增压输送管路系统中，尤其是中大直径的拼焊型导管，由于运载火箭箭体的制造误差、发动机的制造和装配误差以及各组件的装配累积误差等原因，部分导管需要根据箭体上的实际装配空间开展生产方可确保其在箭体上的对接装配。传统的现场实物取样制造的“串行制造”造成的总装等待时间已严重影响型号的总装效率，已不适应运载火箭数字化制造的发展趋势，已不能满足重型运载等新型号研制的需求，这种“串行制造”模式的弊端日益凸显，急需采取有效的方法实现此类取样导管的精确制造和高效制造。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于箭上实际装配空间的导管数字化取样制造方法，解决了必须根据箭上实际装配空间开展导管生产才能满足其最终在箭体上精确对接装配要求的难题。本专利技术解决技术的方案是：一种基于箭上实际装配空间的导管数字化取样制造方法，包括如下步骤：步骤一、燃料箱轴向竖直放置，在燃料箱的底部环绕中心安装4个燃料箱导管安装法兰；燃料箱的底部外圈设置有燃料箱安装对接环；步骤二、将发动机安装板水平放置；将发动机安装对接环通过机架水平固定安装在发动机安装板的上方；将4个发动机启动阀导管安装法兰固定安装在发动机安装板的上表面；步骤三、将燃料箱安装对接环与发动机安装对接环对接；获得待安装导管的安装空间；步骤四、在其中1个发动机启动阀导管安装法兰的上表面建立基准坐标系o3x3y3z3，测量得到该发动机启动阀导管安装法兰对应的燃料箱导管安装法兰在基准坐标系o3x3y3z3中的坐标和在基准坐标系3个方向的矢量；步骤五、在固定平台轴向水平固定安装第一三爪卡盘；六自由度机器人的输出端连接第二三爪卡盘；通过第一三爪卡盘和第二三爪卡盘模拟发动机启动阀导管安装法兰和燃料箱导管安装法兰的相对位置；步骤六、在第一三爪卡盘与第二三爪卡盘之间安装第一根待安装导管；步骤七、重复步骤四至步骤六3次，获得其它3根待安装导管；步骤八、将4根待安装导管分别安装在4个燃料箱导管安装法兰与4个发动机启动阀导管安装法兰之间，对每根待安装导管装配后与燃料箱导管安装法兰的间隙进行判断；当合格时，制造完成；当不合格时，重复步骤四至步骤六，重新制造。在上述的一种基于箭上实际装配空间的导管数字化取样制造方法，所述步骤一中，4个燃料箱导管安装法兰的安装方法为：S1、建立第一测量坐标系o1x1y1z1；S2、根据4个燃料箱导管安装法兰在第一测量坐标系o1x1y1z1的坐标和3个方向的矢量，进行安装。在上述的一种基于箭上实际装配空间的导管数字化取样制造方法，所述S1中，第一测量坐标系o1x1y1z1的建立方法为：原点o1为燃料箱安装对接环的中心；y1方向为水平向右，且y1方向指向燃料箱安装对接环的径向；z1方向竖直向上，x1方向由右手定则确定。在上述的一种基于箭上实际装配空间的导管数字化取样制造方法，所述步骤二中，4个发动机启动阀导管安装法兰的安装方法为：S1、建立第二测量坐标系o2x2y2z2；S2、根据4个发动机启动阀导管安装法兰在第二测量坐标系o2x2y2z2的坐标和3个方向的矢量，进行安装。在上述的一种基于箭上实际装配空间的导管数字化取样制造方法，所述S1中，第二测量坐标系o2x2y2z2的建立方法为：原点o2为发动机安装对接环的中心；y2方向与y1方向相同，且y2方向指向发动机安装对接环的径向；z2方向与z1方向相反，x2方向由右手定则确定。在上述的一种基于箭上实际装配空间的导管数字化取样制造方法，所述步骤三中，燃料箱安装对接环与发动机安装对接环对接时，第一测量坐标系与第二测量坐标系重合，且4个发动机启动阀导管安装法兰分别与4个燃料箱导管安装法兰对应。在上述的一种基于箭上实际装配空间的导管数字化取样制造方法，所述步骤四中，基准坐标系o3x3y3z3的建立方法为：原点o3为发动机启动阀导管安装法兰上表面的中心；y3轴位于发动机启动阀导管安装法兰轴线，且指向向上；x3轴为燃料箱导管安装法兰与发动机启动阀导管安装法兰连线在发动机启动阀导管安装法兰上表面的投影方向，且指向外侧；z3轴由右手定则确定。在上述的一种基于箭上实际装配空间的导管数字化取样制造方法，所述步骤五中，模拟发动机启动阀导管安装法兰和燃料箱导管安装法兰相对位置的具体方法为：第一三爪卡盘固定不动，第一三爪卡盘模拟发动机启动阀导管安装法兰；通过六自由度机器人调整第二三爪卡盘的位置和角度，以第二三爪卡盘模拟燃料箱导管安装法兰；实现第二三爪卡盘相对于第一三爪卡盘的坐标和3个方向矢量，与步骤四中的燃料箱导管安装法兰相对于发动机启动阀导管安装法兰的坐标和3个方向矢量相同。在上述的一种基于箭上实际装配空间的导管数字化取样制造方法，所述步骤六中，安装第一根待安装导管的方法为：待安装导管包括半成品导管段、半边管和连接管法兰；S1、将半成品导管段的一端与第一三爪卡盘对接；将连接管法兰与第二三爪卡盘对接；将半成品导管段的另一端指向连接管法兰；S2、对半边管的两端进行修配，将半边管安装在半成品导管段与连接管法兰之间；实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于箭上实际装配空间的导管数字化取样制造方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤一、燃料箱(1)轴向竖直放置，在燃料箱(1)的底部环绕中心安装4个燃料箱导管安装法兰(3)；燃料箱(1)的底部外圈设置有燃料箱安装对接环(2)；/n步骤二、将发动机安装板(5)水平放置；将发动机安装对接环(6)通过机架(7)水平固定安装在发动机安装板(5)的上方；将4个发动机启动阀导管安装法兰(4)固定安装在发动机安装板(5)的上表面；/n步骤三、将燃料箱安装对接环(2)与发动机安装对接环(6)对接；获得待安装导管的安装空间；/n步骤四、在其中1个发动机启动阀导管安装法兰(4)的上表面建立基准坐标系o3x3y3z3，测量得到该发动机启动阀导管安装法兰(4)对应的燃料箱导管安装法兰(3)在基准坐标系o3x3y3z3中的坐标和在基准坐标系3个方向的矢量；/n步骤五、在固定平台(8)轴向水平固定安装第一三爪卡盘(9)；六自由度机器人(10)的输出端连接第二三爪卡盘(11)；通过第一三爪卡盘(9)和第二三爪卡盘(11)模拟发动机启动阀导管安装法兰(4)和燃料箱导管安装法兰(3)的相对位置；/n步骤六、在第一三爪卡盘(9)与第二三爪卡盘(11)之间安装第一根待安装导管；/n步骤七、重复步骤四至步骤六3次，获得其它3根待安装导管；/n步骤八、将4根待安装导管分别安装在4个燃料箱导管安装法兰(3)与4个发动机启动阀导管安装法兰(4)之间，对每根待安装导管装配后与燃料箱导管安装法兰(3)的间隙进行判断；当合格时，制造完成；当不合格时，重复步骤四至步骤六，重新制造。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于箭上实际装配空间的导管数字化取样制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、燃料箱(1)轴向竖直放置，在燃料箱(1)的底部环绕中心安装4个燃料箱导管安装法兰(3)；燃料箱(1)的底部外圈设置有燃料箱安装对接环(2)；
步骤二、将发动机安装板(5)水平放置；将发动机安装对接环(6)通过机架(7)水平固定安装在发动机安装板(5)的上方；将4个发动机启动阀导管安装法兰(4)固定安装在发动机安装板(5)的上表面；
步骤三、将燃料箱安装对接环(2)与发动机安装对接环(6)对接；获得待安装导管的安装空间；
步骤四、在其中1个发动机启动阀导管安装法兰(4)的上表面建立基准坐标系o3x3y3z3，测量得到该发动机启动阀导管安装法兰(4)对应的燃料箱导管安装法兰(3)在基准坐标系o3x3y3z3中的坐标和在基准坐标系3个方向的矢量；
步骤五、在固定平台(8)轴向水平固定安装第一三爪卡盘(9)；六自由度机器人(10)的输出端连接第二三爪卡盘(11)；通过第一三爪卡盘(9)和第二三爪卡盘(11)模拟发动机启动阀导管安装法兰(4)和燃料箱导管安装法兰(3)的相对位置；
步骤六、在第一三爪卡盘(9)与第二三爪卡盘(11)之间安装第一根待安装导管；
步骤七、重复步骤四至步骤六3次，获得其它3根待安装导管；
步骤八、将4根待安装导管分别安装在4个燃料箱导管安装法兰(3)与4个发动机启动阀导管安装法兰(4)之间，对每根待安装导管装配后与燃料箱导管安装法兰(3)的间隙进行判断；当合格时，制造完成；当不合格时，重复步骤四至步骤六，重新制造。


2.根据权利要求1所述的一种基于箭上实际装配空间的导管数字化取样制造方法，其特征在于：所述步骤一中，4个燃料箱导管安装法兰(3)的安装方法为：
S1、建立第一测量坐标系o1x1y1z1；
S2、根据4个燃料箱导管安装法兰(3)在第一测量坐标系o1x1y1z1的坐标和3个方向的矢量，进行安装。


3.根据权利要求2所述的一种基于箭上实际装配空间的导管数字化取样制造方法，其特征在于：所述S1中，第一测量坐标系o1x1y1z1的建立方法为：原点o1为燃料箱安装对接环(2)的中心；y1方向为水平向右，且y1方向指向燃料箱安装对接环(2)的径向；z1方向竖直向上，x1方向由右手定则确定。


4.根据权利要求1所述的一种基于箭上实际装配空间的导管数字化取样制造方法，其特征在于：所述步骤二中，4个发动机启动阀导管安装法兰(4)的安装方法为：
S1、建立第二测量坐标系o2x2y2z2；
S2、根据4个发动机启动阀导管安装法兰(4)在第二测量坐标系o2x2y2z2的坐标和3个方向的矢量，进行安装。


5.根据权利要求4所述的一种基于箭上实际...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金全，安立辉，白景彬，刘景铎，孙伟宁，肖长源，潘建华，张伟，陈振华，秦添，
申请(专利权)人：首都航天机械有限公司，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11