汽轮机叶片计算机集成测量技术研究

发布时间：2017-09-24 19:08

  本文关键词：汽轮机叶片计算机集成测量技术研究

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【摘要】：汽轮机叶片的设计加工质量直接决定了汽轮机能量转换的效率,它是汽轮机的“心脏”零部件。由于目前国内数控加工工艺系统的稳定性及加工精度还无法达到汽轮机叶片设计质量的要求,因此在汽轮机叶片生产制造过程中需要通过CMM测量进行及时的反馈调整。这对进行汽轮机叶片批量生产的叶片生产制造商CMM检测的能力提出了考验。本文致力于探索通过技术改进手段在企业现有CMM检测资源不变的情况下提高其CMM检测的能力,为此主要进行的研究内容有:(1)设计正交试验探究并确定特定三坐标测量机的DCC(direct computer control直接计算机控制)参数最优组合,在保证检测精度的同时尽可能提高CMM检测效率,对实际批量叶片CMM检测起指导作用。(2)将汽轮机方钢叶片的几何特征依据其CMM检测时采用的测头类型、测头角度以及检测依附平面进行归类分组。运用多色集合理论建立汽轮机方钢叶片CMM检测全局路径规划的约束模型。以此约束模型为基础对汽轮机方钢叶片的待测几何特征进行排序,得到最优排列组合;按叶身型线曲率变化提取检测点并运用等截面法对叶身型面CMM检测路径进行规划。(3)从汽轮机方钢叶片参数化文件中提取叶片设计过程中采用的所有参数,并用它们表示经过优化后的CMM检测点的三维理论坐标值及方向向量。驱动生成参数化表示的测量路径经过优化的方钢叶片CMM检测程序,实现汽轮机方钢叶片设计测量一体化。(4)采用迭代法建立方钢叶片CMM测量粗坐标系;设计开发CMM批量检测夹具将方钢叶片测量粗坐标系转移并固定于三坐标测量机上;运用最近邻点迭代匹配算法将建立的测量粗坐标系与方钢叶片理论(设计)坐标系进行对齐调整;设计重复对比试验探究与验证CMM检测夹具定位实现方钢叶片批量CMM测量的精度与稳定性。在以上研究的基础上,完成叶片信息CMM检测管理数据库的创建,运用PC-DMIS的二次开发技术以及ADO.NET数据库访问技术,通过C#设计开发方钢叶片CMM测量控制系统,实现叶片CMM测量数据的自动拼接、分析与测量报告的自动保存,变方钢叶片手动交互测量方式为全自动测量。实现方钢叶片的批量快速CMM自动检测,提高方钢叶片CMM检测的效率。
【关键词】：汽轮机叶片 三坐标测量机 批量检测 路径规划 参数化 测量自动化
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK263
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 引言8
• 1.2 课题研究的背景和意义8-9
• 1.3 叶片CMM自动检测分析的国内外研究现状9-12
• 1.3.1 叶片检测方法的现状9-10
• 1.3.2 国内外叶片CMM检测自动化程度对比10
• 1.3.3 CMM检测路径规划国内外研究现状10-11
• 1.3.4 叶片CMM检测数据分析的国内外研究现状11-12
• 1.4 本课题主要研究内容12-14
• 第二章 叶片CMM测量控制系统的研究及流程设计14-23
• 2.1 系统需求分析以及总体目标14-15
• 2.1.1 需求分析14
• 2.1.2 技术需求14
• 2.1.3 总体目标14-15
• 2.2 测量控制系统的流程设计15-16
• 2.3 系统开发环境及相关关键开发技术16-22
• 2.3.1 系统开发语言16-17
• 2.3.2 数据库技术17
• 2.3.3 基于 C#的 FTP 客户端实现17-19
• 2.3.4 参数化驱动编程19-20
• 2.3.5 CMM测量技术20-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 汽轮机方钢叶片CMM检测的设计与优化23-47
• 3.1 DCC参数优化正交试验23-27
• 3.1.1 试验背景和目的23-24
• 3.1.2 正交重复试验的方差分析24
• 3.1.3 正交优化试验的设计24-26
• 3.1.4 正交优化试验结果分析及结论26-27
• 3.2 方钢叶片叶根叶冠CMM检测路径的规划27-34
• 3.2.1 叶片CMM检测点数目及分布方案28-29
• 3.2.2 测量路径规划原则29-30
• 3.2.3 CMM检测路径规划的关键技术与规则30-31
• 3.2.4 方钢叶片CMM检测路径规划约束模型31-33
• 3.2.5 方钢叶片全局路径优化33-34
• 3.3 方钢叶片叶身型面CMM检测路径规划34-41
• 3.3.1 叶身型面检测方法的确定34-35
• 3.3.2 叶身型面CMM检测点的获取35-38
• 3.3.3 叶身型面CMM测量路径规划38-41
• 3.4 方钢叶片设计测量一体化的实现41-46
• 3.4.1 方钢叶片设计参数的提取41
• 3.4.2 方钢叶片CMM检测点参数化表示41-43
• 3.4.3 方钢叶片CMM检测程序参数化生成43-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 汽轮机方钢叶片CMM批量测量坐标系的建立47-59
• 4.1 汽轮机叶片的结构与类型47-48
• 4.1.1 叶片结构47
• 4.1.2 叶片分类47-48
• 4.2 方钢叶片CMM测量夹具设计48-50
• 4.2.1 工件的定位及夹具的定位设计48-49
• 4.2.2 叶片CMM批量测量夹具的特点49
• 4.2.3 方钢叶片CMM批量测量夹具设计49-50
• 4.3 方钢叶片测量坐标系的建立及调整50-56
• 4.3.1 测量坐标系建立的原则50-51
• 4.3.2 测量坐标系的建立51-52
• 4.3.3 测量坐标系的调整52-54
• 4.3.4 测量坐标系的精度评价54-56
• 4.4 方钢叶片CMM批量测量精度的评价实验56-58
• 4.4.1 实验方案设计56-57
• 4.4.2 实验结果与分析57-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第五章 叶片CMM测量控制系统的开发与应用59-74
• 5.1 叶片CMM测量管理数据库的创建59-60
• 5.2 叶片CMM测量报告的自动保存60-67
• 5.2.1 叶根叶冠检测报告自动保存60-61
• 5.2.2 叶片型线扫描报告文件的创建61-63
• 5.2.3 叶片型线参数分析及报告自动保存63-65
• 5.2.4 CMM测量报告自动保存总体实现65-67
• 5.3 叶片CMM测量控制系统的开发与应用67-73
• 5.3.1 基于 C#的 PC-DMIS 二次开发67-68
• 5.3.2 方钢叶片CMM检测程序的上传68-69
• 5.3.3 批量叶片叶根叶冠CMM自动测量的实现69-71
• 5.3.4 批量叶片型面CMM自动测量的实现71-73
• 5.4 本章小结73-74
• 第六章 总结与展望74-76
• 6.1 本文工作总结74-75
• 6.1.1 工作总结74
• 6.1.2 主要创新点74-75
• 6.2 课题展望75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-80
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文80

【参考文献】

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本文编号：912954