一种曲面型材通用定位器及其设计方法

技术领域

本发明属于工艺装备技术领域，涉及一种曲面型材通用定位器及其设计方法。

背景技术

在某型飞机的垂、平尾部件中存在曲面T型角材需要定位；为保证曲面T型角材在部组件装配中的准确位置，需在工艺装备中设置曲面T型角材定位器。在装配型架中曲面T型角材在不同肋位均需定位，由于型材的定位面是曲面，所以曲面型材定位器一般采用专用设计制成，因此在工装中会有较多结构相同尺寸相近的曲面T型角材定位器，这些定位器的定位面一般也按曲面设计并需要数控加工。此种情况下，由于曲面型材尺寸大，在长度方向一般需要配置若干个外形不完全相同的定位器共同配合实现定位；在曲面T型角材定位器的制造、安装、使用过程中存在加工制造成本高、不利于制造和使用过程中的防差错的缺陷；若能把各个位置使用的专用曲面T型角材定位器进行通用化设计则能有效避免上述缺陷，因此需要发明一种曲面型材通用定位器及其设计方法解决上述缺陷。

发明内容

1.解决的技术问题

本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种曲面型材通用定位器及其设计方法。本发明解决了工艺装备中对结构相同尺寸相近曲面型材定位器的通用化设计需求,既能解决大量结构相同尺寸相近曲面型材定位器在制造、安装、使用过程中防差错的问题，又能极大的降低其制造、使用、维护成本。

2.技术方案

本发明一方面提出了一种用于曲面型材通用定位器的设计方法，所述设计方法包括以下步骤：

步骤S1、对型材的结构进行分析，获取型材定位面的控制要素，即型材立筋曲面；

步骤S2、判断型材立筋曲面的曲率变化，若曲率变化在一定范围内时，将型材立筋曲面分解为两个线性控制要素，即型材纵向轴线及型材立筋轴线；

步骤S3、以型材的两个线性控制要素作为定位器的定位控制依据，定位器的定位控制要素包括定位孔连线、定位面以及定位面与限位贴合面之间的夹角α；其中，型材立筋轴线与定位器定位孔连线平行；定位器的定位面与曲面型材的型材立筋轴线平行；定位面为平面；夹角α由曲面型材与卡板平面的夹角确定；

步骤S4、根据定位器的定位控制要素确定卡板上定位孔的布置位置。

进一步的，定位器的定位控制要素还包括定位器定位孔连线与定位面之间的距离，该距离需保证定位器与待定位型材、卡板上的附属结构不发生干涉。

进一步的，步骤S2中，型材纵向轴线为直线或近似直线。

进一步的，步骤S3中，定位面为平面时，其定位偏差应不大于0.1mm。

本发明另一方面还提出了一种用于定位曲面型材的通用定位器，所述定位器包括定位面、连接板、第一定位圆孔、第二定位圆孔、限位贴合面、定位器α角；

所述定位器通过连接板上的两个定位圆孔、限位贴合面及卡板上的两个定位圆孔、贴合面用螺纹销组件定位连接，通过钩紧器使定位器的定位面与曲面型材的型材立筋曲面贴合进行定位夹紧；通过曲面型材与卡板平面的夹角确定定位器α角。

进一步的，所述定位器上还设置有辅助基准孔，作为定位器加工及检测的基准孔。

进一步的，连接板上的两个定位圆孔中一个为长圆孔，另一个为圆孔；长圆孔设计便于定位器的安装。

3.有益技术效果

本发明提供了一种曲面型材通用定位器及其设计方法。本发明通过对型材定位器的通用化设计，优化多种结构相同尺寸相近曲面型材定位器的结构要素，达到了仅用一种尺寸的定位器满足所有位置的使用需求，极大的提高了定位器的互换性并消除了定位器在制造、使用、维护过程中防差错的隐患；通过对定位面的优化设计降低了定位器对加工设备的要求，使用非数控机床也能满足定位器的设计精度要求。本发明在工艺装备中需要设置多项曲面型材定位器的情况下极大的降低了定位器制造、安装、维护成本，并消除其在制造、使用、维护过程中防差错的隐患及其引起的产品质量隐患。

附图说明

本发明包括5张附图，附图及附图说明如下：

图1为曲面型材通用定位器工作状态示意图；

图2为曲面型材通用定位器结构意图；

图3为卡板结构示意图；

图4为曲面型材结构示意图；

其中：1-曲面型材通用定位器、2-卡板、3-螺纹销组件、4-钩紧器、5-曲面型材、11-定位面、12-连接板、13-定位圆孔、14-定位长圆孔、15-辅助基准孔、16-限位贴合面、17-通过孔、18-定位孔连线、19-定位器α角、21-定位圆孔一、22-定位圆孔二、23-定位轴线、24-贴合面、51-型材纵向轴线、52-型材立筋轴线、53-型材立筋曲面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

本发明提供了一种曲面型材通用定位器及其设计方法。定位器1定位曲面型材5时的工作状态如图1所示。在工艺装备中，定位器1通过连接板12上的定位圆孔13、定位长圆孔14、限位贴合面16及卡板2上的定位圆孔一21、定位圆孔二22、贴合面24用螺纹销组件3定位连接，通过钩紧器4使定位器1的定位面11与曲面型材5的型材立筋曲面53贴合进行定位夹紧。通过多组曲面型材通用定位器1与卡板的组合完成曲面型材5在工装中的定位夹紧。对定位器1进行通用化设计时，应对曲面型材5的结构要素型材纵向轴线51及型材立筋轴线52进行分析，若纵向轴线51近似直线且型材立筋轴线52的角度变化较小，则可以实现定位器1的通用化设计。

定位器1的结构如图2所示，其结构应包含定位面11、连接板12、定位圆孔13、定位长圆孔14、辅助基准孔15。在结构设计时应使定位器1的定位孔连线18、定位面11与曲面型材5的型材立筋轴线52平行，并使定位器1的定位面11与曲面型材5的型材立筋轴线52平行。定位面11与限位贴合面16构成了定位器α角19。曲面型材5与卡板平面的夹角等于定位器α角19。卡板2的结构如图3所示，其构成要素应包含：定位圆孔一21、定位圆孔二22、贴合面24。在卡板2设计时，则使卡板2的定位轴线23与曲面型材5的型材立筋轴线52平行。对于不同的卡板，通过调整卡板2定位轴线23上定位圆孔一21、定位圆孔二22的位置，实现曲面型材5在此处的定位需求，完成定位器1的通用化设计。

一种曲面型材通用定位器及其设计方法。定位器的工作状态如图1所示，其构成要素包括：曲面型材通用定位器1、卡板2、螺纹销组件3、钩紧器4、曲面型材5。定位器1的结构如图2所示，其构成要素包括：定位面11、连接板12、定位圆孔13、定位长圆孔14、辅助基准孔15、限位贴合面16、通过孔17、定位孔连线18、定位器α角19。卡板2的结构如图3所示，其构成要素包括：定位圆孔一21、定位圆孔二22、定位轴线23、贴合面24。曲面型材5的结构如图4所示，其构成要素包括：型材纵向轴线51、型材立筋轴线52、型材立筋曲面53。

当曲面型材5在工艺装备中定位时，通过钩紧器4使定位器1的定位面11与曲面型材5的型材立筋曲面53贴合进行定位夹紧；定位器1通过连接板12上的定位圆孔13、定位长圆孔14、限位贴合面16及卡板2上的定位圆孔一21、定位圆孔二22、贴合面24用螺纹销组件3定位连接；

曲面型材5对定位器1的定位需求为控制其构成要素型材纵向轴线51及型材立筋轴线52。当曲面型材5的纵向轴线51近似直线且型材立筋轴线52的角度变化较小时，可以对定位器1进行通用化设计。

曲面型材5的各方向的曲率通常都很小，在定位器1的定位面11与曲面型材5的型材立筋曲面53的贴合范围内其型面的变化很小可以将其视为平面，因此在定位器通用化设计时将定位器的定位面设计为平面。

在定位器1设计时，使定位器1的定位孔连线18、定位面11与曲面型材5的型材立筋轴线52平行，并使定位器1的定位面11与曲面型材5的型材立筋轴线52平行。在卡板2设计时，则使卡板2的定位轴线23与曲面型材5的型材立筋轴线52平行。如此，当在不同的卡板上使用相同的定位器时，通过调整卡板2定位轴线23上定位圆孔一21、定位圆孔二22的位置，即可满足曲面型材5在此处的定位需求，实现定位器1的通用化设计。

以上具体实施方式或案例仅用于解释说明本发明的技术方案，并非对本申请进行限制，未详细说明部分均视为本领域常规技术手段；本领域的普通技术人员应当理解：基于本申请的设计思想，应当可以对前述实施方式所记载的技术方案进行适应性修改，或对其中部分或全部技术特征进行等同替换，这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。