具有复杂刻线的航空模具逆向建模技术研究

发布时间：2020-08-26 07:34

【摘要】：传统的飞机设计制造模式采用了大量的实体制造依据来保证飞机的制造准确度和生产过程中的互换协调,一定程度上制约了航空制造企业生产力的发展,并造成了储存、维护、管理等诸多方面的压力。为顺应数字化转型的趋势,需将实物原型转换成数字制造依据。从实物测量数据重建产品CAD模型的逆向工程技术为这一问题提供了良好的解决方案。本文以既有自由曲面外形又带有复杂刻线的航空模具工装为具体对象,开展航空实物依据的逆向建模技术研究,主要研究内容涵盖了航空模具的三维数字化测量、多要素测量数据预处理、数字化模型建立等方面。论文的具体研究工作概括如下:(1)总结并分析了航空模具等实物制造依据的结构特点和设计要素,在此基础上综合采用摄影测量、结构光扫描测量、光学追踪下的接触式测量的三种视觉测量方法完成了产品实物几何外形、刻线基准等多要素的数据采集,归纳了测量方案实施的过程和策略。(2)针对数据采集过程获得的异构测量数据特点对其进行相应的预处理,着重研究了刻线离散点数据的管理办法。综合运用统计学、几何图论知识提出了复杂刻线测量数据的分组排序方法,使数据的组织形式方便后续建模过程,从而提高了模型重建效率。(3)结合逆向工程中现有曲线曲面重构理论和方法,以专业CAD软件为主、自主开发软件为辅,实现航空模具CAD模型的重建。总结了模具重建的一般性方法和流程,其中包括模具主要型面的重构,复杂刻线的重构和曲线曲面重建结果的融合等。在方法研究的基础上,针对具体验证实例,构建相应的CAD模型并进行重建质量评价,印证了本文方法的有效性。(4)将基于约束的模型重建思想引入到航空模具逆向建模的具体实践中,研究并解决了模型重建过程中曲线、曲面特征之间的部分约束满足问题,对重建模型具有一定的优化作用,使其更为接近产品的原始设计意图。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP391.7;V260.5
【图文】：

c) 型胎模 d) 手打模图 2.2 典型航空模具实物图2.机身样件图 2.3 所示为某型飞机前机身样件局部，该样件具有尺寸大（约 4.1×1.2×1.6m3）、外外复杂、涉及相关零件多等特点。样件局部曲率大，需测量部位分布为 360°空间上，且样件面分布大量的占位线、水平线、零件轮廓线。另外，样件表面为环氧树脂，呈斑驳花纹。该件具有相当的复杂性和典型性。

a) 拉型模 b)落锤模c) 型胎模 d) 手打模图 2.2 典型航空模具实物图为某型飞机前机身样件局部，该样件具有尺寸大（约 4.1×1.2零件多等特点。样件局部曲率大，需测量部位分布为 360°空位线、水平线、零件轮廓线。另外，样件表面为环氧树脂，呈杂性和典型性。

a) 正模型 b)反模型图 2.4 典型飞机零件正反模型2.2 航空实物制造依据设计要素分析各类航空实物制造依据虽功能定位不同，但其设计要素在某种意义上存在共性。航空实物制造依据的设计要素主要包含：几何外形、基准、零件边缘轮廓以及标识等。图 2.5 为一拉型模的设计要素示意图。STA8270LB990

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本文编号：2804895