[发明专利]一种基于计算机辅助设计的管路装配检验工装设计方法

说明书

技术领域

本发明属于数字化设计领域，涉及一种航空发动机、燃汽轮机中的管路部件加工用的基于计算机辅助设计的管路装配检验工装设计方法。

背景技术

发动机和燃汽轮机上为了节省空间，各种管路设计相互重叠交叉，为了避免管路相互干涉，导管的空间几何形状很复杂。另外管路部件品种多、数量庞大、大小长短不一，有较严的制造公差要求。导管弯曲成型后，与各种管接头和法兰进行焊接并对其位置进行检测验收，为此必须有相应管路部件装配检验工装配合完成此项工作。目前管路部件的相关工装都是依靠工装设计人员手动二维设计，由于管路空间位置复杂，要表征每一段管路精确的空间位置，在二维设计时，投影关系复杂，并且需要丰富的空间想象力和夹具设计经验，经过反复调整多次方可达到要求。由于设计工作量大，加之导管空间复杂，导致设计效率低下，设计质量难以保证。

发明内容

本发明的目的是提出一种检验工装设计效率高，质量好的基于计算机辅助设计的管路装配检验工装设计方法。

本发明的技术解决方案

1）．在计算机三维设计软件中建立一个总装模型，在总装模型中建立一个管路工装底板零组件，保证底板零组件的上表面的左下角交点与总装模型的绝对原点重合，底板零组件长度方向与总装模型的绝对坐标系X轴重合，底板零组件宽度方向与总装模型的绝对坐标系Y轴重合，在底板零组件上表面形成XOY平面，在底板零组件上装配上首段支座零组件、末段支座零组件和中间段支块零组件，保证首段支座零组件、末段支座零组件和中间段支块零组件下表面与底板零组件上表面贴合；

2）．在底板零组件上表面栽放工艺球零组件，工艺球零组件球心距离绝对坐标系ZOY平面为整值ΔX，工艺球零组件球心距离绝对坐标系ZOX平面为整值ΔY，并保证工艺球零组件球心距离绝对坐标系XOY平面为整值ΔZ。

3）．将管路零组件以绝对原点的方式装配到该总装模型中；并在管路零组件中选取两段沿Z轴方向高度差最小管路段在管路零组件中形成一个平面R，在总装模型中约束该平面距离工艺球零组件球心为一个整值Δ1，选取管路零组件某一个特定截面到工艺球零组件球心给定一个整值Δ2，并保证该段的轴线与工艺球零组件球心也是一个整值Δ3，且该段的轴线与X轴的夹角为一个整值Φ；

4）．确定管路零组件的首段轴线与底板零组件上XOY平面的投影角θ0，管路零组件的首段端面圆心点的绝对高度值Z1，根据投影角θ0和绝对高度值Z1，以确定首段支座零组件的俯仰角β0和高度值H0，驱动首段支座零组件数模与管路零组件的首段端面匹配；

H0=Z1+δ1*SINθ0－δ2*COSθ0

β0=θ0

H0为首段支座零组件特征高度值

Z1为管路零组件的首段端面圆心点距离XOY平面的高度值

β0为首段支座零组件俯仰角度值

δ1，δ2为为管路装配工艺控制给定常值

5）．由管路零组件首段的轴线的起点X1、Y1、Z1和终点坐标X2、Y2、Z2,推算出首段支座零组件两定位销孔的绝对X，Y，Z坐标值XD1，YD1，0和XD2，YD2，0，其中

XD1=X1+δ1*COSθ0*COSα0+δ2*SINθ0*COSα0+δ3*COSα0-δ4*SINα0

YD1=Y1+δ1*COSθ0*SINα0+δ2*SINθ0*SINα0+δ3*SINα0+δ4*COSα0

XD2=X1+δ1*COSθ0*COSα0+δ2*SINθ0*COSα0+δ3*COSα0+δ4*SINα0

YD2=Y1+δ1*COSθ0*SINα0+δ2*SINθ0*SINα0+δ3*SINα0-δ4*COSα0

δ1，δ2为为管路装配工艺控制给定常值

δ3为首段支座零组件沿其宽度方向侧边与其两定位销孔连心线垂直距离

δ4为首段支座零组件两定位销孔轴线沿其长度方向垂直距离的一半

α0为管路零组件首段的轴线在XOY平面上投影线与X轴所成角度值，取锐角。

6）．确定管路零组件的每一个中间段与底板零组件上表面的俯仰角θ1，以及该直线段中间点的绝对高度值Zm，以确定中间段支块零组件的几何尺寸值。

H1=Zm-（0.5*D+Ψ）/COSθ1

β1=θ1

H1为中间段支块零组件特征高度值

Zm为管路零组件的某一个中间段管路轴线中间点的绝对Z值

D为管路零组件的中间段外径

Ψ为管路零组件的各中间段需要控制的空间位置度公差，航空发动机管路加工经验值