一种厚度不均的舵面结构的成型方法技术

本发明专利技术涉及飞行器制造技术领域，尤其涉及一种厚度不均的舵面结构的成型方法；包括：基于3D成型技术获取舵面结构的零件毛坯，基于对零件毛坯数据扫描获取拟合模型对零件毛坯的加工基准校正，并基于校正后的加工基准对零件毛坯加工获取目标舵面结构，解决了现有技术毛坯成型精度差、基准难以确定和成品精度差的问题，实现对厚度不均的舵面结构便捷、准确的基准校正和高精度、稳定的加工。稳定的加工。稳定的加工。

【技术实现步骤摘要】
一种厚度不均的舵面结构的成型方法


[0001]本专利技术涉及飞行器制造
，尤其涉及一种厚度不均的舵面结构的成型方法。

技术介绍

[0002]尾舵在飞机、轮船上作为转向机构被广泛利用；在航空领域，出于减重需求，尾舵往往采用“蒙皮
‑
加强筋”结构，舵面主体在内部设置为加强筋结构，其外部设置整体蒙皮将加强筋连接，在保证其整体强度同时，尽可能降低重量，实现轻量化设计；舵面主体在底部设有可以与飞机机体转动连接的精密连接结构(舵轴)。出于进一步减重需求，本领域技术人员基于空气动力学对舵面加强筋和连接结构设计优化，舵面结构各部分呈现不同厚度，这无疑进一步增大了尾舵的加工难度。
[0003]针对大型尾舵的加工，一种常见的加工方式是：利用金属铸造模具将大型尾舵毛坯铸造成型，并进一步进行机床精加工；一方面，铸造加工不能满足尾舵加工精度，需要进一步对整体尺寸和局部精密结构进行加工；另一方面，进一步加工需要确定基准面或基准线，事实上铸造出的各区域和理论各区域尺寸偏差较大，如何对基准校正，使得校正后基准同时满足各区域加工较为困难；现有技术往往采取设置较大的加工余量，反复调节切削确定准确基准的方法，不仅费时费力，还造成较多的原料浪费；除此之外，目标成型舵面结构的厚度不均和非对称结构，使得基准确认面临“唯一解”，使得校正基准面等不能采用对称、镜像等方式调整，进一步提高了基准校正的难度。目前市场上急需一种针对厚度不均的舵面结构，可以准确、便捷实现基准校正和舵面结构成型的方法。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种厚度不均的舵面结构的成型方法，用以解决现有技术问题中舵面结构成型精度差、基准校正困难等问题中的至少一个。
[0005]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术提供了一种厚度不均的舵面结构的成型方法，包括：
[0007]基于3D成型技术获取舵面结构的零件毛坯、初始加工基准线及用于基准传递的基准传递夹头；
[0008]将零件毛坯进行数据扫描和拟合逆向建模，获取拟合模型；
[0009]基于拟合模型和零件毛坯的目标成型模型对初始加工基准线校正，获取校正后的加工基准线及加工基准线空间坐标；
[0010]基于校正后的加工基准线及加工基准线空间坐标，对零件毛坯中基准传递夹头加工，实现加工基准向基准传递夹头传递；
[0011]基于基准传递夹头，对零件毛坯中舵轴加工获取成型的舵面结构。
[0012]优选的，初始加工基准线的获取方法包括：利用3D成型技术在零件毛坯外表面构建出与初始加工基准线重合的凸起或凹陷区域，作为初始加工基准线。
[0013]优选的，初始加工基准线的获取方法包括：
[0014]利用三维绘图软件制备零件毛坯的目标成型模型，在零件毛坯的目标成型模型上确定初始加工基准线理论坐标；
[0015]基于初始加工基准线理论坐标，采用凸起或凹陷对初始加工基准线理论坐标标识；
[0016]利用3D成型技术在成型零件毛坯同时对凸起或凹陷标识，进而在零件毛坯获得初始加工基准线。
[0017]优选的，所述初始加工基准线包括：弦平面线、舵轴径向竖直基准线与舵轴轴向基准线。
[0018]优选的，初始加工基准校正包括：
[0019]基于激光扫描和3D成型获取的零件毛坯表面各点坐标信息，对零件毛坯第一次找正；
[0020]基于前后缘在厚度方向尺寸偏差，舵轴在厚度方向加工余量，上下缘在平行舵轴轴线且垂直厚度方向加工余量和对弦平面线校正；
[0021]基于完成校正的弦平面线和舵轴加工余量，对舵轴径向竖直基准线校正；
[0022]基于校正后的弦平面线和校正后的舵轴径向竖直基准线，获得校正后的舵轴轴向基准线。
[0023]优选的，所述零件毛坯第一次找正，包括：
[0024]将零件毛坯置于各区域高度可独立调节的平台，在零件毛坯所在空间构建与拟合逆向建模软件相同的空间三维坐标系，使得零件毛坯与和目标成型模型空间三维坐标系相同；
[0025]在激光扫描和3D成型获取的零件毛坯表面各数据点中选取相邻间距大于50mm的点作为特征点，通过激光扫描获取特征点三维坐标信息并在零件毛坯对特征点位置进行标记，并依次给予序号：第一特征点，
…
，第N特征点；
[0026]将第一特征点邻近区域高度调节，使得第一特征点空间三维坐标和拟合模型中第一特征点空间三维坐标相同，固定第一特征点邻近区域高度；
[0027]依次将第二特征点邻近区域高度调节，使得第二特征点空间三维坐标和拟合模型中第二特征点空间三维坐标相同，固定第二特征点邻近区域高度；在下一顺次邻近区域高度调节时，上一顺次邻近区域高度不变，依次完成第三特征点，
…
，第N特征点的邻近区域高度调节，使得各特征点和拟合模型中空间三维坐标相同，进而完成零件毛坯位置向拟合模型位置找正。
[0028]优选的，所述弦平面线校正，包括：
[0029]3.2.1：在零件毛坯所在空间构建与拟合逆向建模软件相同的空间三维坐标系，使得零件毛坯与和目标成型模型空间三维坐标系相同；基于拟合逆向建模软件的识别功能，输入零件毛坯目标成型模型和拟合模型获取零件毛坯前缘、后缘在厚度方向尺寸偏差；对弦平面线在厚度方向上进行调整，直至前缘、后缘在厚度方向尺寸偏差小于第一阈值δ1，记录符合条件弦平面线位置；
[0030]3.2.2：基于拟合逆向建模软件的识别功能，输入舵面结构成型后的目标成型模型和零件毛坯拟合模型获取零件毛坯上缘、下缘在平行舵轴轴线且垂直厚度方向加工余量，
直至上缘加工余量大于第二阈值δ2，下缘加工余量大于第三阈值δ3，记录符合条件弦平面线位置；
[0031]3.2.3：筛选出同时满足步骤3.2.1和步骤3.2.2的弦平面线，由该弦平面线选择至少三个点，记录上述各点的空间坐标；在零件毛坯所在空间坐标系内对完成第一次找正的零件毛坯标注上述已知坐标的各点，连线获得校正后的弦平面线，进而实现弦平面线校正。
[0032]优选的，所述基准传递夹头加工，包括：将完成加工基准线校正的零件毛坯置于随形基准修正工装，经第二次找正后对基准传递夹头加工。
[0033]优选的，所述基准传递夹头包括：在零件毛坯下缘底部两端分散设置的第一夹头和第二夹头。
[0034]优选的，所述第一夹头和所述第二夹头与随形基准修正工装悬空不接触。
[0035]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0036](1)本专利技术采用3D打印成型技术，在3D打印建模设计时在目标成型模型中利用凸起或凹陷标识出弦平面线、舵轴径向竖直基准线、舵轴轴线作为初始基准，后续基准校正一般是对初始基准细微修正，通过3D打印获取的最初基准，大大降低钳工划线工作量和确定基准的难度。
[0037](2)本专利技术通过激光扫描拟合成像获取零件毛坯的拟合模型，并基于薄壁零件毛坯的拟合模型对加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种厚度不均的舵面结构的成型方法，其特征在于，包括：基于3D成型技术获取舵面结构的零件毛坯、初始加工基准线及用于基准传递的基准传递夹头；将零件毛坯进行数据扫描和拟合逆向建模，获取拟合模型；基于拟合模型和零件毛坯的目标成型模型对初始加工基准线校正，获取校正后的加工基准线及加工基准线空间坐标；基于校正后的加工基准线及加工基准线空间坐标，对零件毛坯中基准传递夹头加工，实现加工基准向基准传递夹头传递；基于基准传递夹头，对零件毛坯中舵轴加工获取成型的舵面结构。2.根据权利要求1所述的成型方法，其特征在于，初始加工基准线的获取方法包括：利用3D成型技术在零件毛坯外表面构建出与初始加工基准线重合的凸起或凹陷区域，作为初始加工基准线。3.根据权利要求2所述的成型方法，其特征在于，初始加工基准线的获取方法包括：利用三维绘图软件制备零件毛坯的目标成型模型，在零件毛坯的目标成型模型上确定初始加工基准线理论坐标；基于初始加工基准线理论坐标，采用凸起或凹陷对初始加工基准线理论坐标标识；利用3D成型技术在成型零件毛坯同时对凸起或凹陷标识，进而在零件毛坯获得初始加工基准线。4.根据权利要求3所述的成型方法，其特征在于，所述初始加工基准线包括：弦平面线、舵轴径向竖直基准线与舵轴轴向基准线。5.根据权利要求4所述的成型方法，其特征在于，初始加工基准校正包括：基于激光扫描和3D成型获取的零件毛坯表面各点坐标信息，对零件毛坯第一次找正；基于前后缘在厚度方向尺寸偏差，舵轴在厚度方向加工余量，上下缘在平行舵轴轴线且垂直厚度方向加工余量和对弦平面线校正；基于完成校正的弦平面线和舵轴加工余量，对舵轴径向竖直基准线校正；基于校正后的弦平面线和校正后的舵轴径向竖直基准线，获得校正后的舵轴轴向基准线。6.根据权利要求5所述的成型方法，其特征在于，所述零件毛坯第一次找正，包括：将零件毛坯置于各区域高度可独立调节的平台，在零件毛坯所在空间构建与拟合逆向建模软件相同的空间三维坐标系，使得零件毛坯与和目标成型模型空间三维坐标系相同；在激光扫描和3D成型获取的零件毛坯表面各数据点中选取相邻间距大于50mm的点作为特征点，通过激光扫描获取特征点三维坐标信息并在零件毛坯对特征点位置进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋毅，武昊，陈彦祥，王思夕，武志良，
申请(专利权)人：北京星航机电装备有限公司，
类型：发明
国别省市：