[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

摘要

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。本发明建立管路装配检验工装的参数化三维数字零组件模型，并建立与之关联的参数化管路装配检验工装的总装数字模型。预留出与参数提取程序相匹配的接口。在三维建模软件下利用基于对应的二次语言开发的参数提取程序，利用循环自动访问三维建模软件最底层数据库，去识别导管数字产品模型的特征，自动提取相关几何参数，反馈回特征参量进而驱动管路装配检验工装的零组件模型的几何特征尺寸，并自动更新管路装配检验工装的总装模型的装配尺寸、装配关系，可对零件进行自动分析，能快速完成管路装配检验工装数字建模过程。

主权项

一种基于计算机辅助设计的管路装配检验工装设计方法，其特征是，1）在计算机三维设计软件中建立一个总装模型（1），在总装模型（1）中建立一个管路工装底板零组件（2），保证底板零组件（2）的上表面的左下角交点与总装模型（1）的绝对原点重合，底板零组件（2）长度方向与总装模型（1）的绝对坐标系X轴重合，底板零组件（2）宽度方向与总装模型（1）的绝对坐标系Y轴重合，在底板零组件（2）上表面形成XOY平面，在底板零组件（2）上装配上首段支座零组件（3）、末段支座零组件（4）和中间段支块零组件（5），保证首段支座零组件（3）、末段支座零组件（4）和中间段支块零组件（5）下表面与底板零组件（2）上表面贴合；2）在底板零组件（2）上表面栽放工艺球零组件（6），工艺球零组件（6）球心距离绝对坐标系ZOY平面为整值ΔX，工艺球零组件（6）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（6）球心距离绝对坐标系XOY平面为整值ΔZ；3）将管路零组件（7）以绝对原点的方式装配到该总装模型（1）中；并在管路零组件（7）中选取两段沿Z轴方向高度差最小管路段在管路零组件（7）中形成一个平面R，在总装模型（1）中约束该平面距离工艺球零组件（6）球心为一个整值Δ1，选取管路零组件（7）某一个特定截面到工艺球零组件（6）球心给定一个整值Δ2，并保证该段的轴线与工艺球零组件（6）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（7）的首段轴线与底板零组件（2）上XOY平面的投影角θ0，管路零组件（7）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（3）的俯仰角β0和高度值H0，驱动首段支座零组件（3）数模与管路零组件（7）的首段端面匹配；H0=Z1+δ1*SINθ0－δ2*COSθ0β0=θ0H0为首段支座零组件（3）特征高度值Z1为管路零组件（7）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（3）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（7）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（3）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*SINα0YD1=Y1+δ1*COSθ0*SINα0+δ2*SINθ0*SINα0+δ3*SINα0+δ4*COSα0XD2=X1+δ1*COSθ0*COSα0+δ2*SINθ0*COSα0+δ3*COSα0+δ4*SINα0YD2=Y1+δ1*COSθ0*SINα0+δ2*SINθ0*SINα0+δ3*SINα0‑δ4*COSα0δ1，δ2为为管路装配工艺控制给定常值δ3为首段支座零组件（3）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（3）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（7）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（7）的每一个中间段与底板零组件（2）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（5）的几何尺寸值。H1=Zm‑（0.5*D+Ψ）/COSθ1β1=θ1H1为中间段支块零组件（5）特征高度值Zm为管路零组件（7）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（7）的中间段外径Ψ为管路零组件（7）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β1中间段支块零组件（5）俯仰角度值；7）由管路零组件（7）的中间段轴线的中间点Xm,Ym,Zm，投影到底板上表面，推算出中间段支块零组件（5）两定位销孔的绝对X，Y，Z坐标值XD3，YD3，0和XD4，YD4，0，其中XD3=Xm+(λ0‑D/2‑λ1*Tanγ)SINγ+λ1/COSγYD3=Ym‑(λ0‑D/2‑λ1*Tanγ)*COSγXD4=Xm+(λ0+λ2‑D/2+λ1*Tanγ)SINγ‑λ1/COSγYD4=Ym‑(λ0+λ2‑D/2+λ1*Tanγ)*COSγλ0为中间段支块零组件（5）侧边沿其长度方向与其近侧定位销孔垂直距离D为管路零组件（7）的中间段圆柱面外径λ1为中间段支块零组件（5）的两定位销孔轴线，沿其宽度方向垂直距离的一半λ2为中间段支块零组件（5）的两定位销孔轴线，沿其长度方向垂直距离γ为管路零组件（7）某一中间段轴线在XOY平面上的投影线，与X轴夹角，取锐角依次将管路零组件（7）的所有中间段都做完8）确定管路零组件（7）的末段轴线与底板零组件（2）上XOY平面的投影角θ2，管路零组件（7）末段的端面圆心点的绝对高度值Z6，根据投影角θ2和绝对高度值Z6确定末段支座零组件（4）的俯仰角β2和高度值H2，驱动末段支座零组件（4）数模与管路零组件（7）末段端面匹配；H2=Z6+δ1*SINθ0－δ2*COSθ0β2=θ2H2为管路末段支座零组件（4）特征高度值Z6为管路零组件（7）的末段端面圆心点距离XOY平面的高度值β2为末段支座零组件（4）俯仰角度值δ1，δ2为为管路装配工艺控制给定常值；9）由管路零组件（7）末段的轴线的起点X5、Y5、Z5和终点坐标X6、Y6、Z6，推算出末段支座零组件（4）两定位销孔的绝对X，Y，Z坐标值XD5，YD5，0和XD6，YD6，0，其中XD5=X6+δ1*COSθ0*COSα1+δ2*SINθ0*COSα1+δ3*COSα1‑δ4*SINα1YD5=Y6+δ1*COSθ0*SINα1+δ2*SINθ0*SINα1+δ3*SINα1+δ4*COSα1XD6=X6+δ1*COSθ0*COSα1+δ2*SINθ0*COSα1+δ3*COSα1+δ4*SINα1YD6=Y6+δ1*COSθ0*SINα1+δ2*SINθ0*SINα1+δ3*SINα1‑δ4*COSα1δ1，δ2为为管路装配工艺控制给定常值δ3为末段支座零组件（4）沿其宽度方向侧边与其两定位销孔连心线垂直距离δ4为末段支座零组件（4）两定位销孔轴线沿其长度方向垂直距离的一半α1为管路零组件（7）末段的轴线在XOY平面上投影线与X轴所成角度值，取锐角。