CN113670705B - 薄壁零件的外形检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄壁零件的外形检测方法，该外形检测方法包括以下步骤：将待检测的薄壁零件固定至铁磁性检验工装的检验表面上，以使得薄壁零件的第一表面在多个预设位置和检验表面的间隙符合预设的初始间隙，其中，检验表面的形状与薄壁零件的表面形状一致；在薄壁零件的第二表面上间隔布置多个磁铁，以使得磁铁和铁磁性检验工装间产生的磁吸力符合检测所需的外力；测量薄壁零件的第一表面在多个检测位置和检验表面的间隙，以确定薄壁零件在检测所需的外力作用下的形变。根据本发明的薄壁零件的外形检测方法，能够更便捷、高效、准确地检测薄壁零件受到特定范围的作用力时的外形和形变量，检测效率高、成本低且易于操作。

Description

薄壁零件的外形检测方法

技术领域

本发明涉及薄壁零件的外形检测，尤其是薄壁零件在受力下的形变检测。本发明具体涉及一种薄壁零件的外形检测方法。

背景技术

薄壁零件是一类得到广泛使用的零件，其在很多应用场景或应用环境中不可或缺、难以替代。例如，在飞行器的制造中需要大量的蒙皮零件，蒙皮零件就属于一种典型的薄壁零件，其具有平面尺寸较大、零件厚度较薄的特点。

相比其他类型的零件，薄壁零件通常具有相对较差的刚性，尤其是在承受相对于薄壁零件的薄壁表面的法向力时，容易发生较大的形变。而另一方面，对于诸如蒙皮零件的薄壁零件，又常常出于设计要求、安全标准等因素对于薄壁零件的外形有着比较严格的要求，例如，要求薄壁零件在承受特定范围内的外力作用时，不发生超出预期范围的形变，以保证薄壁零件及应用薄壁零件的产品的结构稳定性或其他性能要求。

目前，针对薄壁零件的外形检测主要采用样板检测、工装检测、数字化测量等方法。其中，样板检测主要被用于检查单曲率的薄壁零件，这种测量方式通常手工进行操作，因而检测过程中施加的外力值难以测量，故误差较大、检测点不够精确。数字化测量和工装检测中，在针对自由状态下的零件外形进行检测时都相对令人满意，然而，无论是采用哪种检测方法，都会面对难以在测试中向待测零件施加测试所需的较为精确的作用力的困难，尤其是难以精确地对薄壁零件施加测试所需的相对于薄壁表面呈法向的法向作用力，而法向作用力恰恰是考虑薄壁零件在外力作用下的形变时最重要的测试变量。

现有的测试手段通常利用重力作为施加于薄壁零件各处的外力，尽管重力的大小本身易于准确地调整并施加，但重力在薄壁件表面产生的力因薄壁件不同位置的表面所呈角度的不同而产生不同比例的法向力，这使得外形检测中的法向力的准确控制变的很困难且不便。这一问题在针对大曲率的薄壁零件进行外形检测时，显得尤为言中。这一问题进一步使得合格的薄壁零件的制造难度增大、制造成本过高。

因此，亟需设计一种新的薄壁零件的外形检测方法，以更方便且精确地在薄壁零件表面各处施加测试所需的法向外力，以便高效准确地检测薄壁零件受到特定范围的作用力时的形变特性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的薄壁零件的外形检测方法对于施加于薄壁零件表面各处的作用力无法精确地调整，因而造成外形检测不够准确，进而加大合格的薄壁零件的制造难度、制造成本过高的缺陷，提出一种薄壁零件的外形检测方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供了一种薄壁零件的外形检测方法，其中所述薄壁零件具有能够与检验工装贴合的第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，其特点在于，所述外形检测方法包括以下步骤：

将待检测的薄壁零件固定至铁磁性检验工装的检验表面上，以使得所述薄壁零件的第一表面在多个预设位置和所述检验表面的间隙符合预设的初始间隙，其中，所述检验表面的形状与所述薄壁零件的表面形状一致；

在所述薄壁零件的第二表面上间隔布置多个磁铁，以使得所述磁铁和所述铁磁性检验工装间产生的磁吸力符合检测所需的外力；

测量所述薄壁零件的第一表面在多个检测位置和所述检验表面的间隙，以确定所述薄壁零件在检测所需的外力作用下的形变。

根据本发明的一种实施方式，所述外形检测方法还包括：

将铁磁性柔性绑带绑缚固定于非铁磁性检验工装的外表面上，以形成所述铁磁性检验工装，其中所述外表面包括能够与所述薄壁零件的第一表面接触的所述检验表面和不与所述薄壁零件的第一表面接触的非检验表面。

根据本发明的一种实施方式，绑缚固定所述铁磁性柔性绑带的步骤包括：

在所述非检验表面上布置锁紧装置，将所述铁磁性柔性绑带贴紧所述检验表面并将所述铁磁性柔性绑带的两端连接至所述锁紧装置，所述锁紧装置被构造成能够保持和调整所述铁磁性柔性绑带的预紧力。

根据本发明的一种实施方式，根据所述薄壁零件的形状和尺寸以及外形检测的要求，选择所述铁磁性柔性绑带的数量和宽度。

根据本发明的一种实施方式，绑缚固定所述铁磁性柔性绑带的步骤包括：

将多条所述铁磁性柔性绑带以彼此基本平行的方式绑缚固定于所述外表面上，以使得所述铁磁性柔性绑带间的间距符合预设的绑带间隔范围。

根据本发明的一种实施方式，在所述薄壁零件的第二表面上，沿所述铁磁性柔性绑带的延伸方向间隔布置所述多个磁铁，使得每个所述磁铁均对准所述铁磁性柔性绑带。

根据本发明的一种实施方式，所述铁磁性柔性绑带的厚度不超过1mm，宽度不超过20mm。

根据本发明的一种实施方式，所述外形检测方法还包括：

根据所述测量得到的间隙相对于所述初始间隙的变化量，确定所述薄壁零件在检测所需的外力作用下的形变，是否满足对所述薄壁零件的设计要求和/或制造要求。

根据本发明的一种实施方式，所述薄壁零件为飞机的蒙皮零件。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

根据本发明的薄壁零件的外形检测方法，能够更方便且精确地在薄壁零件表面各处施加测试所需的法向外力，从而更便捷、高效、准确地检测薄壁零件受到特定范围的作用力时的外形和形变量，检测效率高、成本低且易于操作，有助于降低生产制造合格的薄壁零件的难度和制造成本。

附图说明

图1为根据本发明的优选实施方式的薄壁零件的外形检测方法的检测状态的示意图。

图2为根据本发明的优选实施方式的薄壁零件的外形检测方法中绑有铁磁性柔性绑带的检验工装的示意图。

附图标记说明

1：薄壁零件 2：磁铁

3：非铁磁性检验工装 4：铁磁性柔性绑带

5：锁紧装置 L：磁铁间隔

H：绑带间距 F1：磁吸力

F2：预紧力

具体实施方式

下面结合说明书附图，进一步对本发明的优选实施例进行详细描述，以下的描述为示例性的，并非对本发明的限制，任何的其他类似情形也都落入本发明的保护范围之中。

在以下的具体描述中，方向性的术语，例如“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”等，参考附图中描述的方向使用。本发明的实施例的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。

参考图1所示，根据本发明的较佳实施方式的薄壁零件的外形检测方法，其中采用的检验工装被构造为，薄壁零件1具有能够与检验工装贴合的第一表面以及与第一表面相对的第二表面。或者说，该检验工装被构造为具有能够与待检测的薄壁零件1的内侧表面和/或外侧表面贴合的检验表面。

并且，应当理解的是，在以下参考图1-2所描述的本发明的较佳实施方式中，以飞机的蒙皮零件作为薄壁零件1的示例进行说明，但显然其他类型的薄壁零件1同样适用该外形检测方法。

根据本发明的较佳实施方式的该外形检测方法包括以下步骤：

将待检测的薄壁零件1固定至铁磁性检验工装的检验表面上，以使得薄壁零件1的第一表面在多个预设位置和该检验表面的间隙符合预设的初始间隙，其中，该检验表面的形状与薄壁零件1的表面形状一致；

在薄壁零件1的第二表面上间隔布置多个磁铁2，诸如具有如图1中所示的磁铁间隔L，从而使得磁铁2和铁磁性检验工装间产生的磁吸力F1符合检测所需的外力；

测量薄壁零件1的第一表面在多个检测位置和该检验表面的间隙，以确定薄壁零件1在检测所需的外力作用下的形变。

需要注意的是，图中仅为示意性地示出磁铁2和待检测的薄壁零件1，在实际的测试中，磁铁2将贴紧薄壁零件1的第二表面(即图中所示的外表面或上表面)，从而将磁吸力F1完全转换为作用于薄壁零件1的第二表面的法向下压力。并且，应理解的是，根据检测需要，该多个磁铁2也可采用不同于图1所示的均匀间隔布置，而是多个磁铁2彼此之间根据检测需要而具有不同的间距。

根据本发明的一些优选实施方式，为使得该外形检测方法能够广泛地适用于各种薄壁零件1的检测，并可适用已有的与待检测的薄壁零件1相适配的非铁磁性检验工装3，参考图1和图2所示，该外形检测方法还包括在固定薄壁零件1至检验表面之前执行的以下步骤：

将铁磁性柔性绑带4绑缚固定于非铁磁性检验工装3的外表面上，以形成铁磁性检验工装，其中该外表面包括能够与薄壁零件1的第一表面接触的该检验表面和不与薄壁零件1的第一表面接触的非检验表面。

其中，可以理解的是，如图1所示的，在此所称的检验工装的外表面可以是指其周面，铁磁性柔性绑带4可基本上围绕检验工装的周面一周而绑定。

通过上述方式，不管检验工装本身的材质，采用前述方法均可便捷、高效地实施对于薄壁零件1的准确的外形检测，以便例如确定薄壁零件1是否合格或者是否符合设计要求。

根据本发明的一些进一步优选的实施方式，绑缚固定铁磁性柔性绑带4的步骤包括：

在非检验表面上布置锁紧装置5，将铁磁性柔性绑带4贴紧该检验表面并将铁磁性柔性绑带4的两端连接至锁紧装置5，锁紧装置5被构造成能够保持和调整铁磁性柔性绑带4的预紧力F2。

由此，可利用适当的预紧力F2来保证在检测过程中，铁磁性柔性绑带4不会脱离检验工装的外表面。举例来说，锁紧装置5的两侧可分别具有锁扣机构，以分别可调节地锁紧铁磁性柔性绑带4的两端。

进一步优选地，铁磁性柔性绑带4的厚度不超过1mm，宽度可不超过20mm。厚度较小的铁磁性柔性绑带4，可更易于在测试过程中测量并控制薄壁零件1和铁磁性检验工装的检验表面之间的间隙。并且，可以理解的是，只要铁磁性柔性绑带4具有彼此一致的厚度，那么薄壁零件1和铁磁性检验工装的检验表面之间的间隙与薄壁零件1和非铁磁性检验工装3(即原始状态下的检验工装)的检验表面之间的间隙对于本发明涉及的检测而言，是等价的。

根据本发明的一些优选实施方式，可根据薄壁零件1的形状和尺寸以及外形检测的要求，选择铁磁性柔性绑带4的数量和宽度。

根据本发明的一些优选实施方式，绑缚固定铁磁性柔性绑带4的步骤包括：

将多条铁磁性柔性绑带4以彼此基本平行的方式绑缚固定于该外表面上，以使得铁磁性柔性绑带4间的间距符合预设的绑带间隔范围。

例如，如图2所示，即为将多条铁磁性柔性绑带4以彼此基本平行的方式绑缚固定于该外表面上，多条铁磁性柔性绑带4彼此具有绑带间距H。应理解的是，根据检测的需要，多条铁磁性柔性绑带4间的间距也可以是不相同的。

并且其中，在薄壁零件1的第二表面上，沿铁磁性柔性绑带4的延伸方向间隔布置多个磁铁2，使得每个磁铁2均对准铁磁性柔性绑带4

以上述方式设置的铁磁性柔性绑带4间的间距和多个磁铁2的间距及位置，应当使得彼此间产生的磁吸力F1基本上仅作用于相距最近的铁磁性柔性绑带4和磁铁2之间，进而可保证检测过程中薄壁零件1的多个位置处的磁吸力F1均基本上沿着相应位置的零件表面的法向方向。

这种情形下，作用于薄壁零件1各处的法向力(即磁吸力F1)的大小可通过调节薄壁零件1和铁磁性柔性绑带4间的间隙距离和磁铁2的大小、磁性进行定量地调整，从而有助于更便捷、高效、且精确地检测薄壁零件1受到特定范围的作用力时的外形和形变量。

根据本发明的一些优选实施方式，该外形检测方法还包括：

根据测量得到的间隙相对于初始间隙的变化量，确定薄壁零件1在检测所需的外力作用下的形变，是否满足对薄壁零件1的设计要求和/或制造要求。

应理解的是，上述外形检测方法可广泛地适用于包括飞机的蒙皮零件在内的各类薄壁零件的外形和形变检测，并且在用于大面积或大曲率的薄壁零件的检测时，其相比于现有检测方法所具有的检测效率高、成本低、易于操作等方面的技术优势尤为显著。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种薄壁零件的外形检测方法，其中所述薄壁零件为非磁性的薄壁零件，并具有能够与检验工装贴合的第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，其特征在于，所述外形检测方法包括以下步骤：

将待检测的薄壁零件固定至铁磁性检验工装的检验表面上，以使得所述薄壁零件的第一表面在多个预设位置和所述检验表面的间隙符合预设的初始间隙，其中，所述检验表面的形状与所述薄壁零件的表面形状一致；

在所述薄壁零件的第二表面上间隔布置多个磁铁，以使得所述磁铁和所述铁磁性检验工装间产生的磁吸力符合检测所需的法向外力，其中在测试中，所述磁铁将贴紧所述薄壁零件的第二表面，从而将所述磁吸力完全转换为作用于所述薄壁零件的第二表面的法向下压力；

测量所述薄壁零件的第一表面在多个检测位置和所述检验表面的间隙，以确定所述薄壁零件在检测所需的法向外力作用下的形变。

2.如权利要求1所述的外形检测方法，其特征在于，所述外形检测方法还包括：

将铁磁性柔性绑带绑缚固定于非铁磁性检验工装的外表面上，以形成所述铁磁性检验工装，其中所述外表面包括能够与所述薄壁零件的第一表面接触的所述检验表面和不与所述薄壁零件的第一表面接触的非检验表面。

3.如权利要求2所述的外形检测方法，其特征在于，绑缚固定所述铁磁性柔性绑带的步骤包括：

在所述非检验表面上布置锁紧装置，将所述铁磁性柔性绑带贴紧所述检验表面并将所述铁磁性柔性绑带的两端连接至所述锁紧装置，所述锁紧装置被构造成能够保持和调整所述铁磁性柔性绑带的预紧力。

4.如权利要求2所述的外形检测方法，其特征在于，根据所述薄壁零件的形状和尺寸以及外形检测的要求，选择所述铁磁性柔性绑带的数量和宽度。

5.如权利要求4所述的外形检测方法，其特征在于，绑缚固定所述铁磁性柔性绑带的步骤包括：

将多条所述铁磁性柔性绑带以彼此基本平行的方式绑缚固定于所述外表面上，以使得所述铁磁性柔性绑带间的间距符合预设的绑带间隔范围。

6.如权利要求2所述的外形检测方法，其特征在于，在所述薄壁零件的第二表面上，沿所述铁磁性柔性绑带的延伸方向间隔布置所述多个磁铁，使得每个所述磁铁均对准所述铁磁性柔性绑带。

7.如权利要求2所述的外形检测方法，其特征在于，所述铁磁性柔性绑带的厚度不超过1mm，宽度不超过20mm。

8.如权利要求1所述的外形检测方法，其特征在于，所述外形检测方法还包括：

根据所述测量得到的间隙相对于所述初始间隙的变化量，确定所述薄壁零件在检测所需的法向外力作用下的形变是否满足对所述薄壁零件的设计要求和/或制造要求。

9.如权利要求1所述的外形检测方法，其特征在于，所述薄壁零件为飞机的蒙皮零件。