CMM采样点对涡轮叶片特征参数检测精度的影响

采样点规划是涡轮叶片三坐标测量的必要步骤,特征参数是涡轮叶片的重要检测内容之一。但目前,采样点分布对涡轮叶片特征参数检测精度的影响研究尚处于空白。针对此问题,给出了涡轮叶片特征参数的计算方法并开发了相应软件;基于杠杆平衡原理,研究了适用于自由曲线曲面的均匀采样、曲率采样、弦公差采样、加权曲率采样和曲率-弧长采样算法。通过测量仿真与实验,研究了这5种采样算法对涡轮叶片叶型特征参数计算精度的影响;结果表明:采用曲率-弧长采样算法得到的叶型特征参数的计算误差和叶型曲线拟合误差均小于其他4种采样算法。     

自由曲面加工误差预测 ——基于模拟退火算法优化的BP神经网络算法

针对三坐标测量机测量效率低的问题,建立了自由曲面加工误差预测模型.采用基于模拟退火算法优化的BP神经网络算法对自由曲面上若干个点的加工误差进行预测,结合模拟退火算法的概率突跳特性,在解空间中随机寻找目标函数的全局最优解,从而改进BP神经网络算法.为进一步提高算法的预测精度,采用加工误差分解的方法剔除点集中的奇异点.用三...     

自由曲面砂带磨削轨迹规划与误差控制分析

砂带磨削是提高自由曲面工件型面精度和表面质量的重要手段之一,针对目前自由曲面砂带磨削加工在效率和精度方面存在不足,基于砂带磨削加工的特性,提出了一种基于加工精度控制的自由曲面砂带磨削加工的轨迹规划方法。首先,对实现无曲率干涉的接触轮半径及满足加工允差的接触轮宽度进行了公式推导,结合轮与曲面上加工点主曲率关系,通过双倍体的遗传算法优选出满足自由曲面要求的加工允差,并获取无曲率干涉加工需求的接触轮尺寸参数。然后,基于加工点的主曲率方向实现加工轨迹的自适应宽行距规划,同时采用柔顺处理算法对其点导动规划过程中当曲面存在扭曲时的磨头潜在的大幅往复摆动运动进行了柔顺处理,获得了行距稳定且满足加工时接触轮在磨削点处始终与自由曲面达到最佳贴合效果的磨削轨迹。最后,应用该方法对某航空发动机叶片型面进行轨迹规划,并在数控砂带磨床上进行了加工验证。结果表明：规划的磨削加工轨迹能够使得叶片轮廓截面精度较好地满足加工要求,提高了叶片型面的表面质量和精度,证实了该方法的有效性和实用性。本文提出的轨迹规划方法可科学合理地控制曲面预期加工允差,解决了在自由曲面砂带磨削过程中因接触轮尺寸参数选择不当而引起的局部干涉的计算难题,能够有效提高砂带磨削加工的效率和精度。     

反求工程自由曲面测量规划及重建技术的研究

反求工程中曲面的测量应遵循采样点密度随曲面曲率变化而疏密不断变化原则,并应根据离散采样点的分布确定自由曲面的重建工作。基于曲面Z向细化分层的测量技术和NURBS曲面方程拟合重建,能有效获取原曲面特征的最少测量点,并进行曲线数学重建,最终获得准确反映表面特征的NURBS曲面方程。     

国内首台高精度大型三坐标测量机

国内首台高精度大型三坐标测量机在山东省烟台市国家机动车配件质检中心装配成功． 这台大尺寸、高精度、多功能三坐标测量机．由世界精密测量设备的顶级制造商——德国蔡司公司生产．是同等测量范围全球精度最高的测量机。主要用于机械、汽车、航空、模具等行业中的箱体、机架、凸轮、齿轮、涡轮、叶片、曲线、曲面等零部件的三维测量。     

一种利用点搜索的多曲面体清根轨迹生成方法

针对复杂多曲面体清根加工刀位轨迹的生成问题,提出了一种基于点搜索的清根轨迹生成方法.在采用单刀清根时,球头刀刀心点到多曲面体所在的自由曲面以及多曲面体表面的距离相等,只要搜索到刀心轨迹上的所有点,即可生成单刀清根轨迹.据此,文章将多曲面体作为研究对象,通过将多曲面体以及搜索的基本初始点映射在曲面的参数域内,确定参数域内的所有搜索初始点及相应的搜索方向,沿搜索方向在参数城内搜索清根加工的切触点,并在物理空间判断相应的刀心点是否满足距离条件,满足的点即为搜索的目标点,所有目标点形成清根加工的刀心轨迹线,根据该曲线即可生成单刀清根的到位数据.在此基础上,通过生成不同尺寸刀具的单刀清根轨迹线,计算多刀加工的切触点,生成了多刀清根加工的到位数据.最后,结合航空发动机叶片阻尼台的加工,生成了其单刀清根轨迹和多刀清根轨迹并进行了切削加工实验.算例与实验结果表明文中方法加工结果符合加工精度要求,加工表面质量较好,说明了点搜索方法在多曲面体清根轨迹生成中的有效性和实用性.     

基于CAD模型的自由曲面检测方法

针对自由曲面的设计和加工特点，提出了采用点接触式三坐标测量机对自由曲面进行检测时，数学模型的建立方法，指出检测点数量的确定不仅与加工设备的精度和检测的置信度有关，而且还与自由曲面的面积大小有关，检测点的分布则应综合考虑曲面的曲率变化情况和曲面形状对测量网格的制约关系。由于非均匀有理B样条方法表达曲面的独特性，对复杂自由曲面应采取分片测量和评价的方法，同时在几何量测量中采用优化搜索的方法确定最小不合格区域，便于后续的分析和处理。     

基于双测头组合的未知自由曲面自适应采样

在逆向工程中为了准确、快速、合理地获取未知自由曲面的表面数据,提出一种基于双测头组合的非接触式自适应采样方法.并列组安装2个点激光测头,分别为前端测头和后端测头,利用遮光布阻挡反射光消除两测头之间的测量干扰.在逐行采样过程中,在扫描方向上前端测头用于探路测量,系统实时地对探路测量数据进行处理与曲线拟合,根据拟合曲线的曲率特征为后端测头规划合理的采样间距,后端测头以探路结果为指导完成自适应采样.在测量截面进给方向上,通过截面间夹角分析,自适应地细分测量截面.仿真与实验结果表明,该方法能根据曲面特征合理地布置采样点,能有效提高曲面数字化的效率与精度,为模型重建提供合理的测量数据.     

基于双测头组合的未知自由曲面自适应采样

在逆向工程中为了准确、快速、合理地获取未知自由曲面的表面数据,提出一种基于双测头组合的非接触式自适应采样方法.并列安装2个点激光测头,分别为前端测头和后端测头,利用遮光布阻挡反射光消除两测头之间的测量干扰.在逐行采样过程中,扫描方向上的前端测头用于探路测量,系统实时地对探路测量数据进行处理与曲线拟合,根据拟合曲线的曲率特征为后端测头规划合理的采样间距,后端测头以探路结果为指导完成自适应采样.在测量截面进给方向上,通过截面间夹角分析,自适应地细分测量截面.仿真与实验结果表明:该方法能根据曲面特征合理地布置采样点,有效提高曲面数字化的效率与精度,为模型重建提供合理的测量数据.     

基于激光位移传感器的零件轮廓曲线重建策略

针对零件轮廓曲线复杂多变,破损情况不尽相同,使用传统建模方式存在效率低、精度差、操作复杂等问题,提出基于激光位移传感器的零件轮廓曲线重建技术,构建了自适应零件轮廓曲线采集平台,基于Savitzky-Golay平滑滤波算法实现了采集数据的降噪与光顺,通过Akima样条拟合和重采样重建了能够用于加工制造的轮廓曲线点集,并通过实例测试验证所提重建策略的可行性和有效性。结果表明,重建曲线与理论曲线之间的误差在-0.143 4～0.091 0之间变化,能够重建与原始曲线一致、误差更小且符合加工制造要求轮廓曲线。     

基于加工文件的复杂曲面反求研究

提出了一种基于数控加工文件代码进行曲面反求的方法.利用数控程序提取机床刀具运动轨迹的三坐标数值,对三坐标数值进行数据处理;建立了刀具运动轨迹的点云文件,通过点云数据文件求取刀具中心的轨迹曲面;根据使用刀具的半径,偏置刀具包络面获得工件型面.采用计算机辅助设计技术,同时结合计算机编程进行加工代码处理,最终实现了在一定精度...     

航空发动机叶片型面测量技术研究现状与趋势

为了进一步研究国家制造领域的前沿课题和研究热点,例如航空发动机叶片多为强扭曲、薄壁、自由复杂曲面,其检测、特别是生产现场的检测,全面分析了现行叶片常用测量方法的原理及技术特点,总结凝练了叶片测量的关键技术,指出高精度、高效率、全信息、一体化是叶片测量的基本要求和发展趋势.讨论了中国在测量基础理论研究、装备关键技术开发上与国外先进国家的差距,并指明了中国需要着重发展的技术与对策.分析表明:中国航空发动机叶片目前还缺乏有效的测量手段,通过原理创新,为解决叶片精度检测找到可行的办法,具有现实紧迫性.基于整体误差分析理论的新型叶片测量技术方案,实现了叶片全部质量信息的快速获取、质量评定和工艺误差分析,具有良好的发展前景.     

曲面加工中进刀策略的自适应研究

通过对自由曲面数控加工中残留高度的分析,得出结论：用球铣刀加工曲面时,理论粗糙度与铣刀半径、表面曲率、参数曲线斜率等有关。在此基础上, 提出了基于参数曲线曲率的自适应进刀方法和全面曲面的等误差、均匀粗糙度加工概念,建立了能实现这种加工的进刀策略模型及其算法。分析表明：该模拟所确定的进刀路径,在一定精度下效率高于等步距方法。     

基于实时位置补偿直接驱动XY平台轮廓控制

永磁直线同步电机驱动XY平台系统在跟踪自由曲线时轮廓精度会受轨迹时变性的影响,系统中存在的周期性扰动也会降低轮廓加工精度.针对上述问题,采用适用于多轴非线性轮廓控制的实时轮廓误差计算算法,建立可用于自由曲线跟踪的XY平台的实时轮廓误差模型.利用实时位置补偿与交叉耦合控制相结合的控制方法减小轮廓误差.单轴系统采用IP积分-比例控制与速度前馈控制相结合的复合控制器.理论推导与仿真结果表明,该方案能够有效地提高系统的轮廓精度,同时能较好地抑制系统周期性扰动的影响.     

轮胎花纹块模具型腔曲面构造及数控加工

为了实现轮胎模生产中花纹块模具型腔曲面的构造和高效精加工，提出了一种型腔侧壁曲面拟合算法.分析了花纹平面轮廓展开长度不变的原理，并计算了弯曲后的花纹轮廓.结合精度要求，把胎顶、胎底轮廓和型腔侧壁斜截线离散为若干点，并应用混合有理Bézier曲面拟合算法，构造了型腔侧面参数方程.通过计算型腔曲面最小曲率半径，确定精加工时球头刀的最大允许半径；应用等距偏移曲面法计算出型腔曲面数控精加工刀位数据.试验结果表明，该曲面拟合算法可以控制加工精度，改善表面质量，适用于构造和加工花纹型曲面.     

平面曲线和各类空间曲线的统一绘制方法——积分曲线法及其在各类曲面求交中的应用

本文提出“积分曲线法”,即用常微分方程初值问题数值解法中的预报-校正技术来绘制平面曲线和各类空间曲线,其中包括: 1.函数曲面与自由曲面的交线; 2.函数曲面与函数曲面的交线; 3.自由曲面与自由曲面的交线。 无论是平面曲线还是上述各类空间曲线,求曲线上的一个点,用积分曲线法都仅需计算预报点和校正点两点的雅可比行列式,达到二阶或四阶精度(更高阶的精度也能达到),从而不仅解决了各类曲面的求交问题,而且统一了平面曲线和各类空间曲线的算法。具有简便、高效、精确和节约内存等优点。     

自由曲面几何仿真与非线性误差分析

针对自由曲面数控加工中的加工误差问题，通过分析各种 铣刀的几何特征，归纳出一种用参数表示的通用铣刀模型，并以通用铣刀模型为基础，结合自由曲面的包络法数控加工原理，给出了一种基于啮合基本定理的点接触包络加工表面的几何仿真算法.利用几何仿真的计算结果，分析自由曲面加工中的法向误差，该仿真算法把复杂的仿真问题转化成了非线性方程组的求解问题，从而使仿真过程得到简化，对于提高数控编程精度具有重要意义.并以截面包络法数控加工曲面为例，分析了曲面加工精度，验证了该仿真算法.     

无磨料低温抛光件表面分形特性

利用HL Ⅱ型微机控制原子力显微镜(AFM)系统对无磨料低温抛光件表面的轮廓曲线进行了测量。基于分形理论,分析和讨论了不同工艺参数对表面分形维数D和轮廓算术平均偏差Ra的影响。研究结果表明:D与Ra反映了表面质量的不同方面,它们之间有一定的对应关系,但并不是线性的;对于同样的加工方法,硬质合金材料的D值比铝合金材料的D值大;分形维数可以揭示超光滑表面的表层质量。     

基于NURBS控制点重构的加工误差在机测量方法

在基于在机测量结果的基础上,提出新的获得自由曲面加工误差的方法,对曲面的面轮廓度误差进行评定.该方法利用在机测量加工曲面上少量测点的坐标数据,通过重构NURBS曲面控制点拟合加工曲面.考虑求解优化问题的适应性,利用最速下降法优化计算加工曲面到理论曲面的距离,获得曲面的加工误差,对曲面的面轮廓度误差进行评定.采用该方法在NURBS曲面工件上进行实验验证.结果表明,基于在机测量NURBS曲面控制点重构的方法能够有效、快速地进行自由曲面加工误差的分析和评定.     

基于点云特征对比的曲面翘曲变形检测方法

针对目前曲面翘曲变形描述不充分、检测效率低的问题,定义自由曲面的翘曲变形描述方式,提出基于点云特征对比的曲面翘曲变形检测方法. 研究一系列算法,开展曲面单层点云提取,通过对比曲面实测点云与模板点云的空间位置获取翘曲变形区域;通过计算获得翘曲距离和翘曲张角,描述翘曲的变形程度和变化趋势. 实例分析结果表明,提出的方法不需要进行曲面重建,直接通过点云特征对比进行曲面翘曲变形分析,在保证精度的同时,在效率上比三维重建方法检测翘曲有了较大的提高.