[发明专利]一种大型不规则回转型面构件的配对加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型回转型面构件的配对加工方法，特别是一种大型不规则回转型面构件的配对加工方法。

背景技术

大型蜂窝共底构件是运载火箭末级推进剂箱中的关键部件之一，用于隔离液氢、液氧燃料，要求它具有很高的隔温隔热和抗压能力以及较轻的重量。该构件是大型椭圆回转型面球冠构件，由复合材料制成的蜂窝夹芯和铝合金制成的上、下底蒙皮通过配合、粘接固化而成。蒙皮内表面即蒙皮与蜂窝夹芯的接触面的设计形状为理论椭圆回转型面，由于蒙皮是用薄铝合金板制成的，而薄铝合金板在制造过程中有弹性变形、焊接时有较大的焊接变形，因而造成回转型面和焊缝不规则，蒙皮内表面的实际形状相对理论椭圆回转型面有较大的误差，最大的法向误差达10mm左右。

为保证球冠构件粘接固化的高质量，即蒙皮与蜂窝夹芯表面的单个脱粘面积应小于625平方毫米、脱粘总面积不应大于蒙皮表面积的0.5％，因此要求粘接固化前蒙皮与蜂窝夹芯表面的法向配合间隙应小于0.2mm，只有蜂窝夹芯的上、下表面分别与上、下底蒙皮内表面的形状、尺寸完全一致，才能使其粘接面积符合设计要求，而手工打磨方法和加工理论椭圆球面的数控加工方法都无法满足上述的生产要求。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种可以使蒙皮与蜂窝夹芯表面的法向配合间隙小于0.2mm的大型不规则回转型面构件的配对加工方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种大型不规则回转型面构件的配对加工方法包括扫描测量蒙皮内表面、建立数学模型并生成蜂窝夹芯表面的数字化配对加工点集、对蜂窝夹芯上下表面分别进行加工，具体包括以下步骤：

A、扫描测量蒙皮内表面：利用三维模拟测头对蒙皮的实际配合曲面进行自动跟踪测量和数据采集，获得三维模拟测头触指球端中心的数据点集[P]；

B、建立数学模型并生成蜂窝夹芯表面的数字化配对加工点集：对取得的数据点集[P]进行等距计算的数学处理，得到蒙皮实际表面上相应的点集[P1]，对理论蒙皮曲面进行位置优化，使实测曲面相对理论曲面的最大法向误差达到最小，以减少或消除系统定位误差，使误差均化，然后进行表面数据阴阳模转换处理，生成蜂窝夹芯表面的数字化配对加工点集[Q]；根据砂轮半径和蜂窝夹芯表面数字化配对加工点集[Q]，进行砂轮半径补偿，得到砂轮中心运动轨迹的点集[M]；

C、对蜂窝夹芯表面加工：采用以回转轴C轴为基准的三轴联动插补方法(XZC)，分别磨削加工蜂窝夹芯的上下表面。

本发明所述的扫描测量蒙皮内表面的具体方法包括以下步骤：

A1、工件安装：测量蒙皮内表面实际曲面时，蒙皮安装定位在回转工作台上进行回转运动，三维模拟测头安装在刀架上作X和Z轴运动，溜板水平移动方向为X轴，刀架垂直移动方向为Z轴，工作台回转运动轴为C轴；

A2、扫描测量：采用三维模拟测头对蒙皮内表面实际曲面进行自动跟踪扫描和数据采集，建立数据点集[P]，自动跟踪扫描原理是在扫描过程中三维模拟测头触指球端触压测量表面，通过保持三维模拟测头综合压偏量不变，控制三维模拟测头连续地沿着被测表面切线方向运动，完成被测表面的自动跟踪测量。

本发明所述的自动跟踪测量分为母线测量方式、分层周进测量方式和螺旋周进测量方式；

采用所述的母线测量方式时，回转工作台沿C轴定位在指定角度位置，X、Z轴参与自动跟踪控制，控制算法为：

V_X＝±V_T·δ_z/δ_xz+V_R·δ_x/δ_xz

                                                                 (1)