航空叶片原位检测方法与实验研究

【类型】学位论文

【作者】陈细涛 

【关键词】 接触式测量 非接触式测量 原位检测 误差分析 参数提取 点云拼合

【摘要】航空薄壁叶片零件通常设计为自由曲面,具有变截面、强扭曲、易变形等技术特点,在多工序加工过程中极易产生几何变形。叶片多轴数控加工质量对航空发动机起着决定性的影响,如何快速高效的在机床原位检测叶片质量已成为航空制造领域急需突破的关键问题之一。本文以某型号航空发动机叶片为例,开展了航空叶片原位检测方法与实验研究,主要研究内容包括: 介绍接触式测量、非接触式测量和组合式测量方法,分析自由曲面检测涉及的关键技术问题如测点规划、路径优化等。针对自由曲面测点分布,给出确定测点数目的基本方案,提出两种基于曲率的测点布局规划方法:曲率差值法和直线夹角法;针对接触式测量路径优化问题,研究了 B 样条曲线和双三次 B 样条曲面的方向矢量计算方法,提出基于叶片曲面法矢的测量路径规划方法。 分析航空叶片原位测量的必要性及其优缺点,研究原位测量系统的基本工作原理以及硬软件组成。研究单个叶片流道和缘头区域的加工编程与 Vericut 仿真,完成毛坯件的加工实验;针对加工后的工件,在PowerINSPECT OMV环境下编写了叶片原位接触式测量程序,在 Mikron 加工中心上搭建原位测量系统;进行现场检测试验,在接触式测头标定方法基础上,对测量数据进行分析并生成检测报告。 研究测量点云数据的预处理方法:测量点云去噪和测量点云精简。分析测量模型与设计模型高效拼合方法,并在课题组已有大规模点云处理基础上研究了基于叶片型面特征的粗拼合方法和基于自适应距离函数的精拼合方法;提取叶片二维截面点云,在Geomagic Qualify软件环境下对叶片型面点云数据进行分析,比较三维误差和二维扭转误差,并针对叶片二维截面特征参数进行提取和误差分析。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】华中科技大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】尹周平，李文龙

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