薄壁異型鑄造艙體的精密劃線方法
【專利摘要】本發(fā)明所述的薄壁異型鑄造艙體的精密劃線方法，采用基于外形粗基準劃外形加工型面線的粗劃線方式，使用激光測量機掃描內(nèi)腔型面的數(shù)據(jù)采集方式，依據(jù)內(nèi)腔點云建立工件坐標(biāo)系的方式，精確調(diào)整外型加工型面線的方式。可以提前預(yù)判零件可加工性，保證加工過程中壁厚均勻，且不會出現(xiàn)薄點，提高了薄壁異型鑄造艙體的劃線精度，有效控制壁厚不均勻問題，提高了產(chǎn)品合格率；運用于實際生產(chǎn)中會產(chǎn)生很大的經(jīng)濟效益，具有很強的應(yīng)用前景。
【專利說明】薄壁異型鑄造艙體的精密劃線方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機械加工【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種薄壁異型鑄造艙體的精密劃線方法。
【背景技術(shù)】
[0002]因為具有重量輕、節(jié)約材料、結(jié)構(gòu)緊湊等特點，薄壁鑄造艙體零件已被廣泛應(yīng)用到多種型號導(dǎo)彈武器裝備中。而隨著導(dǎo)彈武器產(chǎn)品技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)的不斷提高，重量要求越來越嚴格，一般不超過理論重量的15%，內(nèi)腔鑄造留量也就相應(yīng)減少到0.5mm~1mm，那么控制壁厚就是加工生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵技術(shù)，也是目前生產(chǎn)中的瓶頸技術(shù)。在機械加工中常因劃線位置不夠準確，造成零件壁厚不均勻而報廢。
[0003]目前薄壁鑄造艙體零件劃線方法比較單一，通常使用內(nèi)腔中關(guān)鍵部位作為劃線基準，將外形加工型面線返到外形上，作為加工外形的基準。這種方法因不能全局照顧內(nèi)型型面與外形型面貼合度而導(dǎo)致壁薄情況時有發(fā)生，嚴重影響了產(chǎn)品合格率。
[0004]本方法在粗劃線的基礎(chǔ)上，利用激光掃面內(nèi)腔全尺寸模型與外形預(yù)留基準，通過分析基于內(nèi)腔數(shù)據(jù)的工件坐標(biāo)系與鑄造外形基準之間的位置關(guān)系來精確調(diào)整外形加工線以提聞劃線精度。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種薄壁異型鑄造艙體的精密劃線方法，該方法實現(xiàn)對薄壁鑄造艙體零件精密劃線，解決加工過程中零件的壁厚不均勻問題，可以提前預(yù)判零件可加工性，保證加工過程中壁厚均勻，且不會出現(xiàn)薄點，提高了薄壁異型鑄造艙體的劃線精度，有效控制壁厚不均勻問題，提高了產(chǎn)品合格率；運用于實際生產(chǎn)中會產(chǎn)生很大的經(jīng)濟效益，具有很強的應(yīng)用前景。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0007]—種薄壁異型鑄造艙體的精密劃線方法，采用基于外形粗基準劃外形加工型面線的粗劃線方式，使用激光測量機掃描內(nèi)腔型面的數(shù)據(jù)采集方式，依據(jù)內(nèi)腔點云建立工件坐標(biāo)系的方式，精確調(diào)整外型加工型面線的方式；該方法具體步驟如下:
[0008]第一步:鑄造工件時在工件外形上預(yù)留基準凸臺，并按此基準的中心位置劃出外形加工型面線，外形加工型面線為水平平面線、對稱平面線、端面線；
[0009]第二步:使用激光測量機掃描工件的內(nèi)腔型面及基準凸臺，采集內(nèi)腔型面與外形基準凸臺的三維數(shù)據(jù)，根據(jù)采集的三維數(shù)據(jù)的三坐標(biāo)數(shù)據(jù)，構(gòu)建內(nèi)腔型面與外形基準凸臺的點云圖，將該圖與內(nèi)腔理論型面圖對比，判斷零件可加工性；
[0010]第三步:依據(jù)內(nèi)腔點云圖建立基于內(nèi)腔數(shù)據(jù)的工件坐標(biāo)系；
[0011]第四步:在基于內(nèi)腔數(shù)據(jù)的工件坐標(biāo)系上，畫出外形加工基準平面線，將外形加工基準平面線分別與外形已存在凸臺對比位置關(guān)系，計算出具體偏差數(shù)值；
[0012]第五步:按照步驟四中的偏差數(shù)值，調(diào)整工件上的基準凸臺偏置相應(yīng)的數(shù)值，并按調(diào)整后基準凸臺的中心位置劃出精確的外形加工型面線。
[0013]優(yōu)選地，步驟一中，所述凸臺位于工件的水平平面線、對稱平面線、端面線上，機械加工時先將該基準凸臺加工為圓臺，再以該圓臺作為機械加工劃線的外形預(yù)留基準，并按此基準的中心位置劃出外形加工型面線，按此基準的中心位置劃出外形加工型面線。
[0014]優(yōu)選地，步驟二中，將外形基準凸臺點云與外形理論凸臺點云重合，對比內(nèi)腔理論型面與內(nèi)腔型面的點云，如果內(nèi)腔型面的點云全部位于內(nèi)腔理論型面外，說明鑄造工件余量足夠，可以加工。
[0015]優(yōu)選地，步驟二中，如果內(nèi)腔型面的點云位于內(nèi)腔理論型面點云內(nèi)，說明此處鑄造工件余量不足，不能繼續(xù)加工；需調(diào)整內(nèi)腔理論型面空間姿態(tài)，使內(nèi)腔型面點云全部位于內(nèi)腔理論型面內(nèi)。
[0016]優(yōu)選地，步驟四中，所述外形加工基準平面線為對稱平面線、水平平面線、端面線。
[0017]優(yōu)選地，步驟四中，所述偏差數(shù)值的計算方法為:在點云圖中量取外形基準凸臺與二個外形加工基準平面之間差值。
[0018]本發(fā)明所述的薄壁異型鑄造艙體的精密劃線方法的有益效果為:可以提前預(yù)判零件可加工性，保證加工過程中壁厚均勻，且不會出現(xiàn)薄點，提高了薄壁異型鑄造艙體的劃線精度，有效控制壁厚不均勻問題，提高了產(chǎn)品合格率；運用于實際生產(chǎn)中會產(chǎn)生很大的經(jīng)濟效益，具有很強的應(yīng)用前景。
[0019]通過全尺寸掃描內(nèi)腔三維數(shù)據(jù)并建立基于該數(shù)據(jù)的工件坐標(biāo)系來精確調(diào)整粗劃線的方法解決薄壁異型鑄造艙體加工過程中的壁厚不均勻問題。由于本設(shè)計通過全尺寸掃描內(nèi)腔三維數(shù)據(jù)并建立基于該數(shù)據(jù)的工件坐標(biāo)系來精確調(diào)整加工型面線的方法有效解決了薄壁異型鑄造艙體加工過程中的壁厚不均勻問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為工件內(nèi)腔上部分掃描數(shù)據(jù)云圖與理論數(shù)據(jù)云圖比對的示意圖；
[0021]圖2為工件內(nèi)腔下部分掃描數(shù)據(jù)云圖與理論數(shù)據(jù)云圖比對的示意圖；
[0022]圖3為基于內(nèi)腔點云的加工型面線；
[0023]圖4為工件(試驗件)的三維圖。
【具體實施方式】
[0024]本發(fā)明所述的薄壁異型鑄造艙體的精密劃線方法，采用基于外形粗基準劃外形加工型面線的粗劃線方式，使用激光測量機掃描內(nèi)腔型面的數(shù)據(jù)采集方式，依據(jù)內(nèi)腔點云建立工件坐標(biāo)系的方式，精確調(diào)整外型加工型面線的方式；該方法具體步驟如下:
[0025]第一步:鑄造工件時在工件外形上預(yù)留基準凸臺，并按此基準的中心位置劃出外形加工型面線，外形加工型面線為水平平面線、對稱平面線、端面線；
[0026]所述凸臺位于工件的水平平面線、對稱平面線、端面線上，機械加工時先將該基準凸臺加工為圓臺，再以該圓臺作為機械加工劃線的外形預(yù)留基準，并按此基準的中心位置劃出外形加工型面線，按此基準的中心位置劃出外形加工型面線。
[0027]第二步:使用激光測量機掃描工件的內(nèi)腔型面及基準凸臺，采集內(nèi)腔型面與外形基準凸臺的三維數(shù)據(jù)，根據(jù)采集的三維數(shù)據(jù)的三坐標(biāo)數(shù)據(jù)，構(gòu)建內(nèi)腔型面與外形基準凸臺的點云圖，將該圖與內(nèi)腔理論型面圖對比，判斷零件可加工性；
[0028]將外形基準凸臺點云與外形理論凸臺點云重合，對比內(nèi)腔理論型面與內(nèi)腔型面的點云，如果內(nèi)腔型面的點云全部位于內(nèi)腔理論型面外，說明鑄造工件余量足夠，可以加工。
[0029]如果內(nèi)腔型面的點云位于內(nèi)腔理論型面點云內(nèi)，說明此處鑄造工件余量不足，不能繼續(xù)加工；需調(diào)整內(nèi)腔理論型面空間姿態(tài)，使內(nèi)腔型面點云全部位于內(nèi)腔理論型面內(nèi)。
[0030]第三步:依據(jù)內(nèi)腔點云圖建立基于內(nèi)腔數(shù)據(jù)的工件坐標(biāo)系；
[0031]第四步:在基于內(nèi)腔數(shù)據(jù)的工件坐標(biāo)系上，畫出外形加工基準平面線，將外形加工基準平面線分別與外形已存在凸臺對比位置關(guān)系，計算出具體偏差數(shù)值；
[0032]所述外形加工基準平面線為對稱平面線、水平平面線、端面線。
[0033]所述偏差數(shù)值的計算方法為:在點云圖中量取外形基準凸臺與三個外形加工基準平面之間差值。
[0034]第五步:按照步驟四中的偏差數(shù)值，調(diào)整工件上的基準凸臺偏置相應(yīng)的數(shù)值，并按調(diào)整后基準凸臺的中心位置劃出精確的外形加工型面線。
[0035]現(xiàn)以一較佳的可行實施例詳細說明如下:
[0036]如圖1-4所示，試驗加工的零件為航天薄壁鑄造艙體零件，使用千斤頂支撐工件，使用關(guān)節(jié)臂激光測量機掃描內(nèi)腔，使用高度規(guī)進行劃線，零件結(jié)構(gòu)如附圖4所示。
[0037]主要工藝設(shè)計過程如下:激光全尺寸掃描內(nèi)腔并與理論模型比對差值如圖1和2所示，建立基于內(nèi)腔數(shù)據(jù)的工件坐標(biāo)系如圖3所示，計算理論加工線與實際加工線之間的差值。
[0038]利用上述劃線方法加工后的零件，壁厚無薄點，且壁厚最薄位置共4處，該4處壁厚差值控制在0.3mm以下。
[0039]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所做的進一步詳細說明，便于該【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下還可以做出若干簡單推演或替換，而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對本發(fā)明做出的簡單改進都應(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種薄壁異型鑄造艙體的精密劃線方法，其特征在于:采用基于外形粗基準劃外形加工型面線的粗劃線方式，使用激光測量機掃描內(nèi)腔型面的數(shù)據(jù)采集方式，依據(jù)內(nèi)腔點云建立工件坐標(biāo)系的方式，精確調(diào)整外型加工型面線的方式；該方法具體步驟如下: 第一步:鑄造工件時在工件外形上預(yù)留基準凸臺，并按此基準的中心位置劃出外形加工型面線，外形加工型面線為水平平面線、對稱平面線、端面線； 第二步:使用激光測量機掃描工件的內(nèi)腔型面及基準凸臺，采集內(nèi)腔型面與外形基準凸臺的三維數(shù)據(jù)，根據(jù)采集的三維數(shù)據(jù)的三坐標(biāo)數(shù)據(jù)，構(gòu)建內(nèi)腔型面與外形基準凸臺的點云圖，將該圖與內(nèi)腔理論型面圖對比，判斷零件可加工性； 第三步:依據(jù)內(nèi)腔點云圖建立基于內(nèi)腔數(shù)據(jù)的工件坐標(biāo)系； 第四步:在基于內(nèi)腔數(shù)據(jù)的工件坐標(biāo)系上，畫出外形加工基準平面線，將外形加工基準平面線分別與外形已存在凸臺對比位置關(guān)系，計算出具體偏差數(shù)值； 第五步:按照步驟四中的偏差數(shù)值，調(diào)整工件上的基準凸臺偏置相應(yīng)的數(shù)值，并按調(diào)整后基準凸臺的中心位置劃出精確的外形加工型面線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄壁異型鑄造艙體的精密劃線方法，其特征在于:步驟一中，所述凸臺位于工件的水平平面線、對稱平面線、端面線上，機械加工時先將該基準凸臺加工為圓臺，再以該圓臺作為機械加工劃線的外形預(yù)留基準，并按此基準的中心位置劃出外形加工型面線，按此基準的中心位置劃出外形加工型面線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄壁異型鑄造艙體的精密劃線方法，其特征在于:步驟二中，將外形基準凸臺點云與外形理論凸臺點云重合，對比內(nèi)腔理論型面與內(nèi)腔型面的點云，如果內(nèi)腔型面的點云全部位于內(nèi)腔理論型面外，說明鑄造工件余量足夠，可以加工。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄壁異型鑄造艙體的精密劃線方法，其特征在于:步驟二中，如果內(nèi)腔型面的點云位于內(nèi)腔理論型面點云內(nèi)，說明此處鑄造工件余量不足，不能繼續(xù)加工；需調(diào)整內(nèi)腔理論型面空間姿態(tài)，使內(nèi)腔型面點云全部位于內(nèi)腔理論型面內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的薄壁異型鑄造艙體的精密劃線方法，其特征在于:步驟四中，所述外形加工基準平面線為對稱平面線、水平平面線、端面線。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄壁異型鑄造艙體的精密劃線方法，其特征在于:步驟四中，所述偏差數(shù)值的計算方法為:在點云圖中量取外形基準凸臺與三個外形加工基準平面之間差值。
【文檔編號】B25H7/00GK104070513SQ201410098299
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】王波, 游東洋, 李永君, 尹峰, 張京京, 韓飛, 李曉東, 劉臻子 申請人:北京航星機器制造有限公司