基于MBD的数字化零件检测技术研究

为了提高零件的检测效率,保证零件质量,研究总结了典型飞机结构件的典型检测特征,提出了基于MBD的检测数据模型,并在Catia下使用CAA进行二次开发,实现了MBD检测数据模型的自动生成和数据的自动提取。研究实现了针对曲面轮廓度检测特征的测量点自动生成算法,并自动转为DMIS格式的测量程序,可供三坐标测量机直接读取,实现从检测特征提取到检测设备运行的自动化。最终可对零件的检测结果做出评价。     

基于光学扫描的叶片截面测量技术研究

航空发动机叶片型面数据的快速精确获取是提高叶片加工质量、保证整机工作性能和使用寿命的关键环节。为实现叶片等空间复杂曲面零件的几何形状和尺寸信息的高精、高效测量,基于非接触式的光学扫描测量系统,开展了其在叶片截面参数检测中的应用研究。该光学扫描测量系统以传统的三坐标测量机为系统平台,配备基于环形激光三角法测量原理的新型激光扫描测头,结合专用的叶片测量软件,实现叶身指定截面的几何参数测量与评价,因而可以作为一个技术领先的用于快速精确测量叶片和质量控制的解决方案。为验证该光学扫描测量系统在叶片型面扫描测量中的应用效果,以一个大扭曲风扇叶片作为被测对象,对其5个截面进行扫描测量,通过模型匹配获得了该叶片的每个截面上的轮廓度误差、形心位置度误差和弦线转角误差等,充分体现出了该测量系统的有效性和实用性。     

面轮廓度、线轮廓度的评价方法

面轮廓度、线轮廓度俗称曲面度或曲线度。如某零件表面是由若干型值点定义的曲面,它有很高的曲面度要求(见图1)。     

基于精益6滓的航空高强钢零件大尺寸面轮廓度 数控加工参数优化

针对某航空高强钢零件大尺寸面轮廓度数控加工合格率较低问题,利用精益6σ方法,依据DMAIC的研究路径,充分运用箱线图、等方差检验、单因子方差分析等方法和工具,分析了“人、机、料、法、环、测”6大方面的操作者、加工刀具、装夹方式、主轴转速、切削量、进给速度、切削方式7个因素,确定刀具尺寸、切削量、进给速度为关键影响因素;通过建立面轮廓度与7个影响因素之间的GLM模型,得出影响流程输出的3个关键影响因素的最佳组合,并在此基础上对工艺参数进行优化。结果表明:该零件的数控加工工艺流程改进后,减少了加工过程中的人工调试检查环节,缩短了加工调试验证时间,大尺寸面轮廓度数控加工合格率从80%提高到96%以上,取得了较好的经济效益。     

触针式二维轮廓测量评定系统的改进

对触针式二维轮廓测量评定系统作了较大的改进:改进了测量方法和设备结构,提高了测量精度;设计了系统误差补偿算法,大大减小了由系统误差所造成的测量误差;提出了螺纹零件评定的新方法,简化了操作步骤,提高了评定结果的准确度;设计了轮廓对比功能,可将设计尺寸与被测轮廓进行整体对比,以判定被测零件是否满足设计要求。     

MBD环境下计算机辅助零件分类技术

针对MBD环境下的零件分类问题，研究MBD信息提取、零件编码转换和深度学习分类算法技术，并创建MBD-计算机辅助零件分类系统（MBD-CAPC），实现从输入MBD模型到输出零件分类结果的自动化。     

基于面轮廓的叶片磨削过程误差监控方法研究

针对航空发动机叶片形状复杂,传统的线轮廓统计控制方法(SPC)难以保证其整体精度的问题,本文基于面轮廓控制图,建立了叶片磨削过程误差监控模型.针对叶片型面特征,采用波纹度参数进行精度监控.建立了测量点到理论型面曲面的最短距离模型,并基于粒子群算法给出了距离求解算法;基于最短距离,构建了基于指数加权移动平均的面轮廓控制图(Exponentially Weighted Moving-Average,EWMA),并通过蒙特卡罗仿真方法给出了控制图上下控制限计算方法.最后通过基于仿真数据的模型验证,表明了该模型的有效性.     

基于MBD的工程更改信息表达方法

针对MBD环境下工程更改信息的表达与发布问题,提出了基于MBD的工程更改信息表达方法。该方法以设计MBD或工艺MBD模型为数据集,从视图更改信息和非视图更改信息两方面设计了工程更改信息表达分发文件。基于Acrobat Pro Extended开发了基于MBD的工程更改信息表达与发布系统,并以某型号导弹发动机装配体的工程更改管理信息表达分发文件的生成与发布为例研究了更改视图和更改表格的创建。     

回转复杂曲面零件在线精密测量技术

针对复杂曲面零件的面形测量难题,提出以超精密机床作为栽体,利用高精度触发式测头,采用接触式的轮廓测量方法,检测曲面零件的子午面曲线,再与理论曲线相比较得出被测零件的面形精度.测量试验分析表明:该测量方法的检测精度高,通用性强,在实际加工和检测应用中具有很高的实用价值和应用前景.     

1 种高精度大型阶梯轴圆柱轮廓测量模型

为了提高大型阶梯轴回转部件圆柱轮廓的测量精度,提出1种考虑偏心量、工件倾斜及传感器测头偏移的3偏置测量模型。分析了综合偏置误差对阶梯轴截面圆柱轮廓残余误差的影响及偏置误差在不同工件半径下对圆柱轮廓测量结果的影响,实现了阶梯轴圆柱轮廓精度的准确评定。为了验证3偏置圆柱轮廓测量模型的有效性,采用超精密航空发动机测量仪对大直径阶梯轴的圆柱轮廓进行了测量与评定。结果表明:与传统双偏置测量模型相比,3偏置圆柱轮廓测量模型所评定的大半径阶梯轴同轴度的准确性提高了9.39μm;阶梯轴半径越大,测量精度越高。     

光学三角法测头的精度优化技术研究

为了提高光学三角法测头在实际应用中的测量精度,本文在分析光学三角法测量原理的基础上,提出了一种基于自适应区域平均中点匹配算法的光学测头精度优化方法。该方法以空间域滤波思想为基础,可以根据测头的测量值自动判断测量误差的大小以及优化区域的大小,并可以针对不同表面给出相应的精度优化方法。实验结果表明,该优化算法可以准确描述被测物体表面的轮廓特征,并且能够降低测量误差50%以上,从而有效解决了光学扫描测量精度不足的问题,使测头能够达到微米级的测量精度,实现了零件的高效率、高精度测量。     

多能卡尺

机械零件型面的两直线相交之夹角处呈圆形,测量其交点位置尺寸时较为麻烦。若零件被测型面是内锥状就更困难了。对零件剖面工字形的中间厚度的测量和零件内形亚字状内径尺寸的测量,多台阶表面划圆弧线等一般采用通用量具、工具和多种附加设备来进行、但生产效率很低、质量难于保证。为了解决上述问题、我们设计制造了如图1所示300毫米长的卡尺。它具有普通卡尺和深     

基于等高测量数据点的叶片型面建模关键技术

叶片类零件被广泛应用于航空航天领域,其测量建模是逆向制造的关键.根据叶片类零件的几何结构特征,采用等高法测量叶片型面,对其建模过程中的关键技术进行研究.研究了叶片型面测量建模过程中的测头半径补偿方法,测量坏点的剔除,利用单圆弧法构造缘头截面线以及利用NURBS曲线方法构造叶盆、叶背截面线,并实现叶盆(背)截面线与缘头的...     

基于MBD的零件数字化工艺设计技术

近年来,国内飞机研制已经由三维数模取代二维图纸,采用基于模型定义MBD(Model Based Definition)技术的产品定义模型成为新机研制的唯一制造依据.零件工艺设计也在逐渐采用计算机辅助工艺设计(CAPP)系统.但是对于飞机零件的工艺设计,二维工艺设计不能直接利用全数字化MBD模型,需要手工维护大量3D到2D转换等不增值环节,没有从根本上实现零件MBD模型到零件工艺信息模型的转变[1].     

具有误差修正功能的叶片变预压量抛光技术

针对目前部分叶片铣削后具有较大轮廓度误差以及微小进排气边,采用力控抛光方法难以达到预定要求的状况,提出了一种利用柔性金刚石抛光轮的变预压量误差修正抛光方法。首先,利用在机快速测量装置测量获取叶片待加工余量情况,然后通过分析测量数据确定叶片抛光轨迹和抛光预压量,从而达到对抛光去除量大小的控制,实现叶片型面自适应抛光的结果。最后,利用常规3轴机床对某型号叶片进行了包含叶根过渡圆弧的全型面抛光试验,试验结果表明,用该方法抛光后,叶片型面轮廓度由抛光前的0.02~0.12mm改变为–0.04~–0.005mm,余量稳定控制到了公差带内。与传统的方法相比,采用高精度超硬磨料复杂母线弹性抛光轮可以实现叶片非均匀去量,有效地改善了叶片型面轮廓度。该技术可以广泛用于中小叶片的低成本高精度抛光加工。     

面向MBD的数控加工工艺三维工序模型技术研究

正本文在分析面向MBD的复杂零件数控加工工艺设计过程的基础上,对面向MBD基于DELMIA的数控加工工艺三维工序模型技术进行了研究。MBD(Model Based Definition基于模型的定义)是一个用集成的三维模型来完整表达产品定义信息的方法,它以三维标注技术[1]为基础,详细规定了三维模型中产品尺寸、公差等的标注规则和工艺信息的表达方法[2]。基于MBD技术的三维     

曲面零件五坐标扫描检测路径产生方法研究

针对曲面零件对五坐标扫描检测的需求,在对REVO五坐标旋转扫描测头的技术特征进行分析的基础上,提出了适用于五坐标扫描检测路径规划的球面法,通过测尖运动球形包络面与被测工件曲面的相交线来确定检测路径,测量主要由测尖扫描完成,减少测量机的三轴移动,实现高速坐标扫描测量。     

基于模型定义的测量规划与质量评定应用框架研究

对零件的三维测量规划技术进行研究,提出了基于多几何特性的测量规划与质量评定框架,并从基于MBD的测量需求表达、测量规划、测量执行与数据预处理、质量综合评定方法等方面进行了研究。最后基于CATIA二次开发平台进行原型系统开发,并进行了初步验证。该研究为基于模型的测量规划技术工程化与综合评定提供了技术支撑和方法指导。     

压气机叶片型面精密数控铣加工技术应用研究

为了提高压气机叶片型面和进、排气边转接圆角的数控铣加工质量,在工艺、夹具、数控加工模型与程序以及检测方法等方面采取了攻关措施,减小了叶片型面精铣加工的变形,实现了叶身型面的精密铣削加工,对型面采用毡轮修光去除铣削痕迹后,经过3坐标、小半径投影仪等设备的测量,进、排气边转接圆角的形状和型面轮廓度、位置度各项要求的加工质量得到了质的提升,其合格率由20％提高到75％以上,加工效率和刀具耐用度提高1倍以上,使叶身型面精密铣削技术具备了精品叶片批量生产的工程化应用技术基础.     

航空发动机叶片型面加工误差可视化方法研究

叶片型面加工质量的科学检测是保证航空发动机叶片高气动性能的关键技术之一,针对目前叶片型面检测结果可视化程度低,且常规的数模比对方法难以对复杂扭曲叶片型面加工质量进行准确分析的现状,本文基于叶身型面的定义提出了具有节点层特征的自适应三角网格模型以及叶片型面主要加工误差的可视化分析方法,并以叶片型面为检测对象进行了验证分析。结果表明:该方法及其对应的软件系统能够对叶片截面型线轮廓度误差、扭曲变形误差、掠变形误差、弯变形误差以及截面型线轮廓超差量进行直观、准确的可视化分析,减少了原有截面特征检测报告中近30%的文字数据,提高了检测结果的可视化程度,能够有效地协助检测人员完成叶片型面加工质量的分析和评定工作。