一种3D打印机匣加工基准面的确定方法及机匣加工方法与流程

一种3d打印机匣加工基准面的确定方法及机匣加工方法
技术领域
1.本发明属于机匣制造领域，涉及一种3d打印机匣加工基准面的确定方法及机匣加工方法。


背景技术：

2.铸造机匣类零件，加工前通常采用划线、三坐标(测量)、或机床上打表检查来预判各加工部位的余量，在发现某些部位余量不均或不足时，对加工基准进行调整，以保证零件后续加工的可行性。现有的加工基准是首先对工件进行粗加工，然后扫描比对，调整工件后再加工，然后再次扫描比对，确定加工的基准面。对于复杂结构的3d打印焊接机匣，由于机匣空间特征大幅增加，存在更多的加工部位，包括前后安装边以及遍布机匣外表面的若干测试座等，轴向、径向、角向多个维度上均需均衡每一个加工部位的加工余量，因此仅通过传统工艺方法，依靠简单调整、互借余量来确定加工基准的工艺方法无法均衡所有部位加工余量，也无法快速有效确立加工的基准面。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种3d打印机匣加工基准面的确定方法及机匣加工方法，从而达到快速准确确定3d打印机匣的加工基准面，提升了加工效率，降低了加工成本。
4.本发明是通过以下技术方案来实现：
5.一种3d打印机匣加工基准面的确定方法，包括以下步骤：
6.s1：拟合毛坯实体的三维模型；调入待加工3d打印机匣的理论模型；
7.s2：定义待加工3d打印机匣的加工余量允许范围，获取加工余量允许范围；
8.s3：对比所述毛坯实体的三维模型与待加工3d打印机匣的理论模型，获取加工余量拟合结果；
9.s4：若所述加工余量拟合结果大于所述加工余量允许范围，则完成待加工3d打印机匣的加工方位设定；
10.若所述加工余量拟合结果小于所述加工余量允许范围，则调整所述毛坯实体的三维模型与所述待加工3d打印机匣的理论模型之间的相对位置，并再次对比调整后的毛坯实体的三维模型与待加工3d打印机匣的理论模型，生成新的加工余量拟合结果，直到新的加工余量拟合结果不小于所述加工余量允许范围，则完成待加工3d打印机匣的加工方位设定；
11.s5：在完成步骤s4的待加工3d打印机匣的理论模型上选取同一平面内的若干特征点，测量若干所述特征点的实际余量值，并在所述毛坯实体上进行对应标记，获得标记有特征点的毛坯实体；
12.s6：按照步骤s5中毛坯实体上标记的若干特征点找正工件，并以所述特征点的实际余量值中的最小余量值作为加工深度进行加工，加工后得到的平面为3d打印机匣的加工
基准面。
13.优选的，步骤s3中，对比所述毛坯实体的三维模型与待加工3d打印机匣的理论模型后，输出对比结果标签作为加工余量拟合结果。
14.优选的，所述步骤s5中的特征点为四个，且相间的两个特征点在待加工3d打印机匣上为对称的位置。
15.优选的，在所述待加工3d打印机匣的轴向、径向以及角向方向均选取所述特征点。
16.优选的，待加工3d打印机匣的轴向方向选取四个所述特征点，径向方向选取四个所述特征点，角向方向选取两个所述特征点。
17.优选的，通过压表方法找正所述工件，其中所有选取的特征点压表值与实际余量值一致即完成工件找正。
18.优选的，所述步骤s4中通过平移、旋转或翻转中的至少一种方式调整毛坯实体的三维模型与待加工3d打印机匣的理论模型之间的相对位置。
19.优选的，步骤s1中基于毛坯实体的扫描结果，进行毛坯实体的三维模型拟合。
20.一种3d打印机匣的加工方法，通过上述任意一项所述的确定方法确定加工基准面。
21.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
22.一种3d打印机匣加工基准面的确定方法，通过对比毛坯实体的三维模型与待加工3d打印机匣的理论模型，实现了在虚拟环境中快速检查并调整复杂结构3d打印机匣的加工余量，直接通过选取的特征点找正工件，简化了找正过程，最后通过特征点的实际余量值中的最小余量值作为加工深度进行加工，加工后得到的平面即为3d打印机匣的加工基准面。该基准面的确定过程快速简单，有效提升了加工效率，降低了加工成本。
23.进一步的，输出对比结果标签使得对比的过程更加方便快捷。
24.一种3d打印机匣的加工方法，通过对比毛坯实体的三维模型与待加工3d打印机匣的理论模型，实现了在虚拟环境中快速检查并调整复杂结构3d打印机匣的加工余量，直接通过选取的特征点找正工件，简化了找正过程，最后通过特征点的实际余量值中的最小余量值作为加工深度进行加工，快速准确得到加工基准面，使得3d打印机匣的加工过程更加高效快捷。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
26.图1为本发明实施例2中待加工的3d打印机匣的结构示意图。
具体实施方式
27.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施
例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
28.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
30.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
32.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
34.实施例1
35.一种3d打印机匣加工基准面的确定方法，包括以下步骤：
36.s1：使用三维扫描设备扫描待加工3d打印机匣的毛坯实体，拟合该毛坯实体的三维模型；调入待加工3d打印机匣的理论模型；
37.s2：定义待加工3d打印机匣的加工余量允许范围，获取加工余量允许范围。
38.s3：对比毛坯实体的三维模型与待加工3d打印机匣的理论模型，获取加工余量拟合结果；对比毛坯实体的三维模型与待加工3d打印机匣的理论模型后，可以输出对比结果标签，以对比结果标签作为加工余量拟合结果。该标签可以使颜色，则可以通过辨识对比后各区域的颜色，直观的判断出余量是否足够，有效提高比对时的效率。例如：红色代表余量不足，绿色代表余量正常，蓝色代表余量过大。
39.s4：若加工余量拟合结果大于所述加工余量允许范围，则完成待加工3d打印机匣的加工方位设定；
40.若加工余量拟合结果小于加工余量允许范围，通过操作检测软件，采用平移、旋转或翻转中的至少一种方式调整毛坯实体的三维模型与待加工3d打印机匣的理论模型之间的相对位置，并再次对比调整后的毛坯实体的三维模型与待加工3d打印机匣的理论模型，生成新的加工余量拟合结果，直到新的加工余量拟合结果不小于加工余量允许范围，即最终达到使各加工部位余量充足的目的。如果步骤s3中采用红色代表余量不足，则最终结果为所有的需机械加工的表面不能出现红色。
41.s5：根据零件加工的实际要求，在完成步骤s4的待加工3d打印机匣的理论模型上选取同一平面内的若干特征点。该特征点的个数最好是四个，且相间的两个特征点在待加工3d打印机匣上为对称的位置。特征点的位置比较明确，在工件上很容易能够找到。该特征点的选取可有快速有效确定平面。测量选取的特征点的实际余量值，并在毛坯实体上进行对应标记，获得标记有特征点的毛坯实体；
42.在该步骤中分别在待加工3d打印机匣的轴向、径向以及角向方向均选取所述特征点。其中轴向方向选取四个所述特征点，径向方向选取四个所述特征点，角向方向选取两个所述特征点。
43.s6：将毛坯实物置于数控机床的工作台上，通过压表的方式，按照步骤s5中毛坯实体上标记的若干特征点找正工件，所有选取的特征点的压表值与实际余量值一致即完成工件找正。并以特征点的实际余量值中的最小余量值作为加工深度进行加工，加工后得到的平面为3d打印机匣的加工基准面。
44.此后便可以此为基准加工其余部位，由于在三维检测软件中可以直接获取每个加工部位的余量值，将余量值输入机加数控程序中，则可实现一次加工到位。
45.本方法的优点：通过上述步骤，借助三维扫描检测技术，实现了在虚拟环境中快速检查并调整复杂结构3d打印机匣的加工余量，数控机床上通过压表找正简单操作即能够确立加工基准。该方法无需借助专用工装，大大提升了效率并降低了加工成本。
46.本发明还开发一种3d打印机匣的加工方法，其通过上述的方法确定加工基准面，有效提升了加工效率，降低了加工成本。
47.实施例2
48.以某大型复杂结构3d打印圆转方机匣为例进一步进行说明：该工件规格尺寸约1200mm
×
1100mm
×
600mm，毛坯加工余量不均。由于机匣结构复杂，且3d打印扇形段分瓣机匣结合焊接成型的毛坯制备方法导致变形严重，采用传统划线、三坐标、机床打表等的方法无法做到全面检查均衡每个部位的加工余量，工件的加工基准确定困难。机匣结构如图1。
49.在虚拟环境中快速检查并调整复杂结构3d打印机匣的加工余量，并确立了加工基准，其步骤是：
50.(1)使用三维扫描设备扫描3d打印机匣的毛坯实体，并在专用软件中拟合成毛坯的实体三维模型。
51.(2)调入3d打印机匣的理论模型。
52.(3)在检测软件中定义机匣余量允许范围，并以颜色进行区分。红色代表余量不足，即余量-1-0mm，绿色代表余量正常0-3mm，蓝色代表余量过大，3-5mm。
53.(4)将毛坯实际模型与工件理论模型进行初始拟合。红色余量不足，蓝色余量过大。
54.(5)通过平移、旋转将毛坯模型相对工件模型，对加工余量进行调整，使得工件各部位有足够的加工余量。需机械加工的表面不能出现红色。
55.(6)在软件中取圆端端面四个对点、外圆四个对点、以及方端侧边两个端点作为特征点，测量出每个特征点的余量值，并进行记录。同时在毛坯实体对应位置上标记作为轴向、径向、角向的对应特征点。
56.(7)将机匣置于数控机床的工作台上，压表找正零件，所有特征点的压表值与测得
的余量值一致即可。
57.(8)以特征点中余量最小点的余量值确定加工深度，一次性加工出圆端端面、外圆，如此便形成了工件的轴向、径向和角向基准。
58.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种3d打印机匣加工基准面的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：拟合毛坯实体的三维模型；调入待加工3d打印机匣的理论模型；s2：定义待加工3d打印机匣的加工余量允许范围，获取加工余量允许范围；s3：对比所述毛坯实体的三维模型与待加工3d打印机匣的理论模型，获取加工余量拟合结果；s4：若所述加工余量拟合结果大于所述加工余量允许范围，则完成待加工3d打印机匣的加工方位设定；若所述加工余量拟合结果小于所述加工余量允许范围，则调整所述毛坯实体的三维模型与所述待加工3d打印机匣的理论模型之间的相对位置，并再次对比调整后的毛坯实体的三维模型与待加工3d打印机匣的理论模型，生成新的加工余量拟合结果，直到新的加工余量拟合结果不小于所述加工余量允许范围，则完成待加工3d打印机匣的加工方位设定；s5：在完成步骤s4的待加工3d打印机匣的理论模型上选取同一平面内的若干特征点，测量若干所述特征点的实际余量值，并在所述毛坯实体上进行对应标记，获得标记有特征点的毛坯实体；s6：按照步骤s5中毛坯实体上标记的若干特征点找正工件，并以所述特征点的实际余量值中的最小余量值作为加工深度进行加工，加工后得到的平面为3d打印机匣的加工基准面。2.根据权利要求1所述的一种3d打印机匣加工基准面的确定方法，其特征在于，步骤s3中，对比所述毛坯实体的三维模型与待加工3d打印机匣的理论模型后，输出对比结果标签作为加工余量拟合结果。3.根据权利要求1所述的一种3d打印机匣加工基准面的确定方法，其特征在于，所述步骤s5中的特征点为四个，且相间的两个特征点在待加工3d打印机匣上为对称的位置。4.根据权利要求1所述的一种3d打印机匣加工基准面的确定方法，其特征在于，在所述待加工3d打印机匣的轴向、径向以及角向方向均选取所述特征点。5.根据权利要求4所述的一种3d打印机匣加工基准面的确定方法，其特征在于，待加工3d打印机匣的轴向方向选取四个所述特征点，径向方向选取四个所述特征点，角向方向选取两个所述特征点。6.根据权利要求1所述的一种3d打印机匣加工基准面的确定方法，其特征在于，通过压表方法找正所述工件，其中所有选取的特征点压表值与实际余量值一致即完成工件找正。7.根据权利要求1所述的一种3d打印机匣加工基准面的确定方法，其特征在于，所述步骤s4中通过平移、旋转或翻转中的至少一种方式调整毛坯实体的三维模型与待加工3d打印机匣的理论模型之间的相对位置。8.根据权利要求1所述的一种3d打印机匣加工基准面的确定方法，其特征在于，步骤s1中基于毛坯实体的扫描结果，进行毛坯实体的三维模型拟合。9.一种3d打印机匣的加工方法，其特征在于，通过权利要求1～8中任意一项所述的确定方法确定加工基准面。

技术总结
本发明公开了一种3D打印机匣加工基准面的确定方法及机匣加工方法，该基准面的确定包括以下步骤：拟合毛坯实体的三维模型；调入待加工3D打印机匣的理论模型；定义加工余量允许范围；对比毛坯三维模型与工件的理论模型，获取加工余量拟合结果；若拟合结果大于余量允许范围，则符合要求；否则调整实体模型与工件理论模型的相对位置，直到待加工3D打印机匣的加工方位设定满足加工余量要求；在上述工件的理论模型上选取特征点，测量特征点的实际余量值，并在毛坯实体上进行对应标记；通过该特征点找正工件，以测量的最小余量值进行深度加工，得到加工基准面。该基准面的确定过程快速简单，有效提升了加工效率，降低了加工成本。降低了加工成本。


技术研发人员：党文哲 宁再芹 陈燕 杨宗翰 张璐 黄应军 周卫涛 孟鹏
受保护的技术使用者：中国航发动力股份有限公司
技术研发日：2021.12.15
技术公布日：2022/3/8