【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锥形箱体余量协调领域，尤其是涉及一种大型锥壳类零件机械加工装夹找正余量协调方法。
技术介绍
1、新一代载人运载火箭贮箱后底为45°锥形结构，大端直径约4.6m，小端直径2.1m，高度约1.2米，大小端均为敞口式壳体结构。在壳体结构外形面上均布有高密度正交网格，网格底面厚度4mm，顶面厚度20mm。该零件采用整体成形制造方案，整体成形后的毛坯在内外、高度方向均留有一定的余量，需要通过机械加工的形式进行切削去除，最终完成产品的形位精度控制。
2、按照该零件的产品结构和毛坯实际情况来看，机械加工的方案采用“先车削后铣削”的工艺路线。车削加工完成锥壳零件的内外形轮廓加工，铣削加工完成网格的特性加工。在机械加工的第一道工序，最先需要进行的就是毛坯的装夹找正及余量协调，即在毛坯中找到零件放置的最优位置，并使得数控机床的加工坐标系匹配该最优位置的过程。
3、受制于成形工艺的板材厚度限制，成形过程中的厚度减薄以及成形后的精度控制等等因素影响，毛坯包络产品的余量往往较为紧张。这就对于该类零件的找正精度、余量协调水平提出了较高的技术要求。传统的机械加工找正方法往往无法满足该类产品的加工要求。
4、针对该类大直径锥壳类零件的装夹找正及余量协调，现有的方案主要为机械加工中常见的在机四点找正方法。利用对称均布的四个点，在车床上进行四点找圆找平。此种方法主要存在以下问题：
5、(1)找正的精度不高，余量损失较大。整体成形后的毛坯往往在形位尺寸上存在较大偏差，整体圆度平面度较差。通过整体成形传递的
6、(2)找正后无法判断余量情况。在经过四点找正后，无法及时对找正后的毛坯整体余量情况进行预估判断用以指导后续加工。这种找正方式往往适用于余量裕度较大的零件加工，无法大直径锥壳类整体成形零件精确找正需求。
7、综上，大直径锥壳类零件机械加工精密找正及余量协调尚无有效的解决方法。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术旨在提出一种大型锥壳类零件机械加工装夹找正余量协调方法，有效解决锥底余量不足的工程难题，基于该方法，能够提高找正精度，最大程度降低因找正偏差带来的余量损失问题。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种大型锥壳类零件机械加工装夹找正余量协调方法，装夹找正方法，包括以下步骤；
4、s1、成形基准传递；在毛坯的大端由成形工序刻出一条连续的刻线传递成形工序的粗基准；
5、s2、机械加工找正标记；将锥壳零件大端朝下，小端朝上状态放置在车床台面上，在大端上等高位置均布8个点进行刻“十字线”标记出8个点；
6、s3、毛坯检测；将零件大端朝上，小端朝上的状态放置在三坐标检测平台上，对毛坯外形进行三坐标点测量；
7、主要测量一下数据；
8、a、毛坯外形面坐标点集qt，记为{xt(u.v),yt(u.v),zt(u.v)}，其中u＝1,2,…20表示母线方向间隔100mm测量，共20个点。v＝1,2,…16，表示周向方向均布16处测量。综上共计320个测量点；
9、b、机械加工找正标记点集qb，即为{xbi,ybi,zbi},i＝1,2,3…8；
10、c、成形基准点集qc，即为{xci,yci,zci},i＝1,2,3,4。按照三点确定一个平面机理，同时增加一个校验点，此处测量三成形基准线上任意四个点即可；
11、进一步的，对上述点位进行逆向过程处理，首先利用毛坯外形面坐标点集qt生成周向方向样条曲线，即u曲线20条；母线方向样条曲线，即v曲线16条；
12、利用u,v曲线逆向生成网格曲面得到外形轮廓面；对外形轮廓面进行向内等厚偏置实际毛坯的最小厚度得到毛坯极限内形面；内外毛坯面的生成即完成了毛坯的检测。
13、s4、余量寻优；毛坯检测仅完成了轮廓的生成，但毛坯与理论模型的相对最优位置与姿态仍是决定余量的关键性因素；因此本专利技术提供了一种基于粗基准的毛坯余量寻优方法；
14、具体包括以下步骤；
15、s41、定位理论坐标系mcs，坐标系原点在理论模型大端的中心，xyz各方向与理论保持一致，后续所有对mcs的操作均视为mcs与理论模型的共同操作；
16、s42、其次，将检测的成形基准点集qc利用三点创建一个粗基准平面，将mcs的zmcs调整至与该基准平面法向一致。将理论模型的回转中心(xmcs，ymcs，zmcs)调整至与毛坯大端轮廓中心重合。这样即完成了理论模型在毛坯中的精确找圆和粗略找平；
17、s43、将mcs沿着zmcs方向进行上下平移，随着平移的过程，毛坯包络的情况有着线性的变化，以任意截面为例，当包络余量kv出现转折时，该点为最优点，设定此时的zmcs坐标，即可完成上下的基准粗找平；
18、s44、分析此时的理论模型与毛坯轮廓的包络情况，规则如下：以(xmcs，zmcs)平面为剖切平面，按照一定的频率i沿着zmcs轴旋转剖切平面，得到各个剖切平面在zmcs高度上的+xmcs方向包络余量kvi+和-xmcs方向包络余量kvi-，定义位姿阈值δki＝|kvi+-kvi-|，该阈值代表了姿态的偏差程度。找到各剖切平面的姿态阈值最大值，将ymcs方向与该剖切平面法向保持一致；
19、s45、局部微调整，将mcs绕着ymcs轴向着kvi+和kvi-中的较大值一侧旋转，单次旋转角度为0.2°，最大不超过2°。同时，将mcs沿着zmcs进行上下平移微量调整，调整量为±5mm；
20、s46、重复迭代s41-s45过程，直至位姿阈值δki的减速度小于0.2时，中止迭代过程；记录当前的mcs。
21、s5、基准映射；经过余量寻优过程得到的mcs即为产品的最优基准；将该基准由虚拟空间映射到现实空间上是至关重要的过程；机械加工的找正标记点集qb映射到mcs坐标系下的点坐标记录为qb-mcs，取其z坐标为zb-mcs-i，i＝1，2，3…8；将该值传递给机床操作人员。
22、s6、实物找正；通过机床操作对毛坯实物的垫平等操作，使得机械加工的8个标记点位的相对位置关系与zb-mcs-i提供的8个点位的相对位置关系保持一致，如此即可实现最优基准mcs与机床坐标系的一致映射关系。
23、进一步的，实物找正的评价方法，包括以下步骤，
24、s61、计算调整目标基准落差将8个zb-mcs-i减去其中的最小值zb-mcs-min得到每个点的相对高度偏差；
25、s62、操作者通过该偏差调整毛坯产品使得其尽量趋于一致，机床打表测量调整后实际基准落差并计算调整偏差
26、s63、重复上述过程，直至的平均值小于0.5mm，视为精确找正；即视为装夹找正的评价方法。
27、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大型锥壳类零件机械加工装夹找正余量协调方法，其特征在于：装夹找正方法，包括以下步骤；
2.根据权利要求1所述的一种大型锥壳类零件机械加工装夹找正余量协调方法，其特征在于：S3中，三坐标点测量，主要测量一下数据；
3.根据权利要求2所述的一种大型锥壳类零件机械加工装夹找正余量协调方法，其特征在于：对点位进行逆向过程处理，首先利用毛坯外形面坐标点集Qt生成周向方向样条曲线，即U曲线20条；母线方向样条曲线，即V曲线16条；
4.根据权利要求1所述的一种大型锥壳类零件机械加工装夹找正余量协调方法，其特征在于：S4中的余量寻优，是一种基于粗基准的毛坯预留昂寻优方法，具体包括以下步骤；
5.根据权利要求1所述的一种大型锥壳类零件机械加工装夹找正余量协调方法，其特征在于：步骤S5中，基准映射的具体操作为机械加工的找正标记点集Qb映射到MCS坐标系下的点坐标记录为Qb-MCS，取其Z坐标为Zb-MCS-i，i＝1,2,3…8；将该值传递给机床操作人员。
6.根据权利要求1所述的一种大型锥壳类零件机械加工装夹找正余量协调方法，其
...【技术特征摘要】
1.一种大型锥壳类零件机械加工装夹找正余量协调方法，其特征在于：装夹找正方法，包括以下步骤；
2.根据权利要求1所述的一种大型锥壳类零件机械加工装夹找正余量协调方法，其特征在于：s3中，三坐标点测量，主要测量一下数据；
3.根据权利要求2所述的一种大型锥壳类零件机械加工装夹找正余量协调方法，其特征在于：对点位进行逆向过程处理，首先利用毛坯外形面坐标点集qt生成周向方向样条曲线，即u曲线20条；母线方向样条曲线，即v曲线16条；
4.根据权利要求1所述的一种大型锥壳类零件机械加工装夹找正...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，崔鑫，王贺，刘凤财，赵彦广，赵宝杰，沙庆涛，刘延平，李彬彬，张晓舫，张艳丰，李俊文，王宏博，杜孟娟，胡德友，朱亚蓉，袁祥祥，王崇阳，饶建萌，李祺欣，
申请(专利权)人：天津航天长征火箭制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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