一种基于特征距离的模具定位方法

摘要

一种基于特征距离的模具定位方法，该方法有五大步骤如下：一：模具初始摆放（1）放置垫块，（2）放置模具；二：运动设备（1）确定坐标，（2）设备反解，（3）驱动设备；三：测量计算（1）距离测量，（2）几何计算；四：模具定位计算；五：修正数控代码进行拉形。该方法根据ACB FET系列数控横拉机的设备特点，利用夹钳位置反解拉形机运动参数，驱动设备运动，利用夹钳特征点与模具特征点的距离，计算模具特征点的坐标与空间位置，再根据模具位置，重新设计拉形数控代码，实现精确的蒙皮拉形。该方法制定的模具摆放流程，能够增大模具摆放的误差冗余，减少模具摆放时间和定位工装使用，提高飞机蒙皮拉形生产效率。

主权项

一种基于特征距离的模具定位方法，其步骤如下：步骤一：模具初始摆放蒙皮零件拉伸成形模具的初始摆放是将实际模具放置在拉形设备的坐标系中，是进行模具定位测量和拉形过程的准备工作；模具摆放在标准垫块上，与垫块一同放置在拉形设备的坐标系中，标准垫块是工厂自制的标准件，按高度和垫块所能承受的模具重量进行区分；模具初始摆放首先根据蒙皮拉形模具外形尺寸和质量，选择标准垫块；然后按照工厂工艺规程摆放垫块和模具，测量垫块顶面水平度，确保垫块放置水平，记录垫块高度H与模具特征点距模具底面高度h；步骤二：运动设备运动设备是将ACB FET系列横拉机的设备夹钳运动到指定位置，使夹钳特征点与模具特征点处于同一水平面内，便于距离测量；(1)确定坐标确定夹钳特征点在测量时所在的坐标位置，由垫块的高度与模具特征点距模具底面的距离，确定模具特征点所在水平面的高度即Z坐标；通过模具的外形尺寸和理论摆放的空间位置，确定夹钳特征点在X轴上的位置即X坐标；根据夹钳特征点在夹钳上的位置，能得到夹钳特征点的Y坐标；(2)设备反解ACB FET系列横拉机的运动反解是通过夹钳特征点的坐标位置，根据拉形设备的机构特点求解出并联机构上各个作动筒的长度，即设备的运动参数；ACBFET系列数控横拉机用于飞机蒙皮零件横拉成形；该设备左右两侧呈对称结构，每侧均设有一个直钳口夹钳、两个横向作动筒和两个纵向作动筒；组成两对四杆并联机构；夹钳的空间位置与姿态由四个作动筒的伸长共同确定；进行定位测量时，为了简化运动反解的计算过程，设定夹钳轴线与Y轴平行，因此只需计算夹钳在ZX平面内的位置，即只需计算Z作动筒和A作动筒的伸长量；Z作动筒指代横向作动筒；A作动筒指代纵向作动筒；(3)驱动设备将ACB FET系列横拉机反解得到的拉形机各个作动筒的伸长量，输入数控横拉机控制系统界面驱动设备运动，使夹钳运动到指定位置，用于进行距离测量；步骤三：测量计算测量过程是测量夹钳各个特征点到模具各特征点的距离，然后经过几何计算，得到特征点的坐标；(1)距离测量在左侧、右侧两个夹钳上分别标记两个特征点，记为P_L1、P_L2和P_R1、P_R2；在模具上标记两个特征点，记为T_L和T_R；分别测量P_L1、P_L2到T_L的距离和P_R1、P_R2到T_R的距离；其中，L_L1为左侧夹钳特征点P_L1到左侧模具特征点T_L的测量距离；L_L2为左侧夹钳特征点P_L2到左侧模具特征点T_L的测量距离；(2)几何计算在步骤二驱动设备运动之后，夹钳上特征点与模具特征点处于同一高度的水平面内，因此模具定位计算可利用平面几何的求解方法，计算模具特征点的坐标；以左侧为例，模具特征点T_L的具体坐标可由以P_L1为圆心，L_L1为半径的圆与以P_L2为圆心，L_L2为半径的圆的交点确定，同理可以确定右侧模具特征点T_R的具体坐标；步骤四：模具定位计算通过测量计算得到的模具特征点的具体坐标，与模具特征点理论坐标进行比较计算，得出模具顶面垫块放置平面内的平移向量与转动角度；步骤五：修正数控代码进行拉形由步骤四计算得到的平移向量与转动角度，将理论模具变换到实际模具摆放位置，以新的模具位置为基准，应用工艺参数生成与实际模具位置相符的设备数控代码，将拉形设备数控代码输入ACB FET横向拉形机，对拉形机进行空载运行，检查设备运动是否与所设计的工艺参数相符，检查无误后，进行蒙皮拉形；通过上述五个步骤，实现拉形模具空间位置的快速定位，通过模具实际位置来修正拉形轨迹的方法，让蒙皮零件的拉伸成形过程符合实际情况，使因模具摆放位置偏差对零件成形精度的影响得以减小，减少了定位工装的使用，保证飞机蒙皮零件生产的精度。