一种飞机零件圆弧检测装置及其稳定性评价方法与流程

本发明涉及测量，具体涉及一种飞机零件圆弧检测装置及其稳定性评价方法。

背景技术：

1、在飞机零件的制造和检测过程中，经常会遇到无法直接测量的圆弧表面的尺寸问题，如凸圆弧或凹圆弧表面孔深及对接缝隙深度、划痕深度等。对于这些圆弧类零件的测量需要借助钩尺、深度尺、塞尺等量具进行检测，特别当孔口直径小于钩尺的直径时，通常还需要借助其他辅助工具进行检测测量，这种检测的方法耗时耗力，检测效率低、准确度不高，特别是对于批产的圆弧类零件，使用传统的检测方法严重影响产品按期交付。

2、现急需提供一种在生产现场可直接使用的圆弧表面检测装置稳定性的评价方法，通过这种方法制定的检测装置测量精度高，范围大，结构简单，体积小，成本低，以弥补目前圆弧表面检测测量方法不足问题。

技术实现思路

1、发明目的：为了解决在飞机零件加工与检验过程中，圆弧表面的孔深特别是小孔的深度，没有直接的检测方法可以检测，通常使用间接测量或辅助测量的方法，测量精度低的技术问题，以及在检测圆弧区域的划痕、间隙深度时，测量过程大多采用定性的测量方法，不能准确的测量出划痕的深度的技术问题，本发明提供了一种基于力学的飞机零件圆弧表面检测装置及其稳定性评价方法，包括百分表、固定螺钉、检测架，检测架为三爪等分结构，其中部设有固定螺钉可穿过的通孔，检测架通过固定螺钉固定在百分表的测量杆中部。

2、第一方面，本申请提供了一种飞机零件圆弧检测装置，所述装置包括：

3、检测架；

4、测爪，安装在所述检测架下部；

5、测量柱，安装在所述检测架上部；

6、百分表，布置在所述测量柱。

7、第二方面，本申请还提供了一种飞机零件圆弧检测装置稳定性评价方法，所述方法包括以下步骤：

8、步骤一建立合理简化的飞机零件圆弧检测装置的有限元模型；

9、步骤二考虑结构稳定性的测爪参数化建模；

10、步骤三有限元仿真计算；

11、步骤四建立稳定性判断依据。

12、优选地，所述步骤一建立合理简化的飞机零件圆弧检测装置的有限元模型，具体过程如下：

13、采用cad软件建立飞机零件圆弧检测装置的三维几何模型，其中删除飞机零件圆弧检测装置模型中的除百分表、测量柱、检测架、测爪外的所有零件，作为简化模型，保证简化模型与飞机零件圆弧检测装置实物长、宽、高尺寸相同；

14、在简化模型下方建立测量对象模型，测量对象模型的长度和宽度不小于飞机零件圆弧检测装置实物的长度和宽度外廓尺寸。

15、优选地，所述步骤二中考虑结构稳定性的测爪参数化建模，包括以下步骤：

16、在步骤1的基础上，保持测爪几何形状和尺寸不变，仅增加测爪数量，分别建立不同测爪数量的飞机零件圆弧检测装置的三维几何模型；

17、对于不同测爪数量的飞机零件圆弧检测装置的三维几何模型，保持几何形状不变，仅改变其高度，单次在原始测爪高度上增加1mm，建立不同测爪高度下的飞机零件圆弧检测装置的三维几何模型。

18、优选地，所述步骤四中有限元仿真计算包括以下步骤：

19、对百分表、测量柱、检测架、测爪、测量对象模型每一项实物设置杨氏模量、泊松比、密度；

20、边界条件设定；

21、网格划分；

22、通过有限元软件中的静力学模块进行求解，计算飞机零件圆弧检测装置的三维几何模型在使用过程中的位移场和应力场结果。

23、优选地，所述边界条件设定，包括：

24、在测量对象模型底部设置约束限制6自由度；测爪和测量对象模型之间的摩擦力作为保持稳定性的支持力，输入测爪和测量对象模型的三维几何模型之间的摩擦系数；

25、优选地，所述网格划分，包括：

26、飞机零件圆弧检测装置的三维几何模型和测量对象模型中单个网格长宽高的最大尺寸不超过其零件长宽高的10％。

27、优选地，所述步骤四建立稳定性判断依据，包括以下步骤：

28、4-1通过公式1对接触应力进行积分得到飞机零件圆弧检测装置模型中的测爪和测量对象模型之间的法向相互作用力tz

29、tz＝-∫σzda 1

30、其中，σz为每一个单元沿垂直方向的应力分量，a为接触面积；通过在整个接触面积上积分得到法向相互作用力tz；

31、4-2重复步骤4-1，遍历求出第i个测爪和测量对象模型之间的法向相互作用力tz,i，记录法向相互作用力最大值tz,max和最小值tz,min；

32、4-3根据公式2建立稳定性判别依据：

33、

34、其中，ε为飞机零件圆弧检测装置模型的稳定使用概率；当ε的计算结果等于100％，则说明飞机零件圆弧检测装置使用过程中的稳定性好，当ε的计算结果小于等于设计值，需要在简化模型中修改测爪数量和测爪高度，重复步骤二，直至计算出的稳定使用概率ε满足实际需求。

35、本发明的有益效果：

36、本发明为手持式圆弧表面检测装置，操作方便且易于现场在线操作，在批产类零件检测中，代替了塞尺、钩尺等传统的测量方法。由一种基于百分表的圆弧表面快速检测装置，极大的提高了检测效率和准确性。本发明结构稳固，使得测量过程中各部分受力均匀，经久耐用，不易损坏，这种结构与现有的圆弧检测技术相比，提高了测量的稳定性和准确性。

技术特征：

1.一种飞机零件圆弧检测装置，其特征在于，所述装置包括：

2.一种飞机零件圆弧检测装置稳定性评价方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤一建立合理简化的飞机零件圆弧检测装置的有限元模型，具体过程如下：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤二中考虑结构稳定性的测爪参数化建模，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤四中有限元仿真计算包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述边界条件设定，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述网格划分，包括：

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤四建立稳定性判断依据，包括以下步骤：

技术总结
本发明提供了一种飞机零件圆弧检测装置及其稳定性评价方法，检测装置包括百分表、固定螺钉、检测架，检测架为三爪等分结构，其中设有固定螺钉可穿过的通孔，检测架通过固定螺钉固定在百分表的测量杆中部；检测方法通过测量百分表采用弓弦法测量原理，可求得被测的凸圆弧或凹圆弧表面孔深及对接缝隙深度。本发明为手持式圆弧表面检测装置，操作方便且易于现场在线操作，且测量精度较高，代替了现场使用钩尺测量精度差的问题，同时配合测量针可以对蒙皮对较小孔、蒙皮对接深度及划痕深度进行高精度测量。

技术研发人员：孙佳玮,魏洪杨,李海波,净建新,苏文龙,薛翔
受保护的技术使用者：中航西安飞机工业集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/10