不规则型面表面粗糙度检测技术研究
发布时间：2021-03-25 19:16
表面粗糙度是零件被加工后,被加工表面呈现的固有属性。航空发动机高压压气机三级盘工作在高温、高压、高转速状态,其止口转接R处易产生应力集中,引发疲劳断裂,造成安全事故。某型发动机因连续发生三级盘疲劳撕裂,设计部门要求对其转接R的表面粗糙度进行检测。但因其自身结构特殊,不能用常规手段进行检测,在测量方法和评定方法上都需要进行设计研究。本文在学习和总结前人的理论和实践成果的基础上,对维修领域中零件表面粗糙度检测方法进行了比较系统的阐述。深入分析了航空航天器上零部件的特殊性、复杂性及其主要特性,并参考国家及国际标准,结合实际工作设计了一套针对航空发动机某特殊零件特殊位置的表面粗糙度检测系统。该系统采用的检测方法较之常用的检测手段更具有针对性,根据被测零件的实际特点量身定制,设计了专用工装加以辅助,并对传统的计算方法加以修正改进,使得测量结果更加精确、更有意义,切实解决了用常规手段无法实现的不规则型面表面粗糙度检测这一难题。通过理论推算和针对不同零件的大量比对实验,充分验证了所提出的方法和系统的可行性;通过不确定度的分析计算,验证了该系统的准确性。本文的研究成果对其它复杂型面表面粗糙度的检测具有...
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Ra示意图
国防科技大学研究生院专业学位硕士学位论文第8页1.比较法该法在机加环境中比较常用，主要原理是利用标准的表面粗糙度比较样块或样件与需检测表面进行比对。在比对时为提高准确度，依次可采用直接目测、用指甲刮触表面、利用放大镜察看以及借助显微镜进行观察的方法进行。此种方法虽简单易操作，但因只能得出一个区间结论，不能测出具体的粗糙度数值，并且作为标准样件的表面粗糙度比较样板的误差在+12%～-17%之间，再者测得数据的可信度一般（与操作人员的工作经验有很大的相关性），所以常用于生产现场的粗测。因此该方法也不适用于航空不规则零件的检测要求。2.光切法光切法是利用光切的原理进行表面粗糙度的检测的，光切显微镜就是人们利用该方法创造出的唯一一种专用的表面粗糙度检测仪器。图2.2光切显微镜实物图及示意图其工作原理是将光源处发射出的光线通过光阑（人工制作的狭缝），形成一个扁窄的光束。该光束被以与被测件表面法线呈45°角的方向投射到被测件表面上，然后光束被被测表面反射按图2.3的方向进入目镜视场中。表面轮廓的波峰在S1点反射，波谷在S2点反射，通过与投影镜管相同的组合物镜，分别成像于观察显微镜的分划板的S1"点和S2"点，测出这两点的距离h"，便可求得峰谷高度h为h=（h"/M）cos45°(2.3)式中，M——显微镜放大倍率。
国防科技大学研究生院专业学位硕士学位论文第9页图2.3光切显微镜的工作原理图光切法测量时，能够直观的测量处Rz值，根据不同的物镜放大倍率，测量值的范围一般在（0.8～80）μm。如要测量Ra等值需要进行大量的计算，不是很方便。再者光切显微镜的工作台较小一般零件很难放置，故其也不适用于航空不规则零件的表面粗糙度的检测。3.干涉法干涉法有分光干涉法和全息干涉法两种。首先介绍光干涉法。顾名思义，光干涉法就是利用光波干涉的原理为基础，用光波的波长对被测表面的微小峰谷进行度量，进而得出表面粗糙度数值。(a)(b)(c)图2.4显微干涉系统的工作原理以上是三类显微干涉系统的工作原理简图，其中：a图为单物镜双光束干涉系统，该系统是在物镜与物体之间进行分光的光学系统，其物镜工作距离较大，不能采用高倍物镜，一般放大倍率在60～120倍之间，TROMLALMO2RO1AO3STLMOASTR
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车零部件常见表面粗糙度标注的含义与判定规则[J]. 叶宗茂. 汽车工艺与材料. 2016(02)
[2]表面测量中高斯滤波中线的有理逼近实现[J]. 许景波,袁怡宝,崔晓萌,郭欣,王升. 吉林大学学报(工学版). 2014(05)
[3]浅谈万能工具显微镜使用与维护[J]. 原学敏,潘秀亮,高金国,周财丽. 黑龙江科技信息. 2013(25)
[4]浅谈机械加工影响表面粗糙度的因素及改善措施[J]. 谭玉英. 科技与企业. 2012(10)
[5]开放轮廓滤波器的边界效应削弱方法及不确定度概算研究[J]. 张琳娜,马健,赵凤霞,马乐. 机械强度. 2009(04)
[6]微细端铣削工件表面粗糙度的研究[J]. 张霖,赵东标,张建明,杨志甫. 中国机械工程. 2008(06)
[7]表面粗糙度检测方法发展史及研究现状概述[J]. 陈继涛. 中国科技信息. 2007(17)
[8]高斯滤波稳健性能的研究与改进[J]. 李惠芬,蒋向前,李柱. 仪器仪表学报. 2004(05)
[9]表面粗糙度的稳健提取方法研究[J]. 曾文涵,谢铁邦,蒋向前,李柱. 中国机械工程. 2004(02)
[10]表面粗糙度理论发展研究[J]. 李伯奎,刘远伟. 工具技术. 2004(01)
硕士论文
[1]触针式表面粗糙度测量系统的研究与开发[D]. 管清岩.中国计量学院 2013
本文编号：3100176
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Ra示意图
国防科技大学研究生院专业学位硕士学位论文第8页1.比较法该法在机加环境中比较常用，主要原理是利用标准的表面粗糙度比较样块或样件与需检测表面进行比对。在比对时为提高准确度，依次可采用直接目测、用指甲刮触表面、利用放大镜察看以及借助显微镜进行观察的方法进行。此种方法虽简单易操作，但因只能得出一个区间结论，不能测出具体的粗糙度数值，并且作为标准样件的表面粗糙度比较样板的误差在+12%～-17%之间，再者测得数据的可信度一般（与操作人员的工作经验有很大的相关性），所以常用于生产现场的粗测。因此该方法也不适用于航空不规则零件的检测要求。2.光切法光切法是利用光切的原理进行表面粗糙度的检测的，光切显微镜就是人们利用该方法创造出的唯一一种专用的表面粗糙度检测仪器。图2.2光切显微镜实物图及示意图其工作原理是将光源处发射出的光线通过光阑（人工制作的狭缝），形成一个扁窄的光束。该光束被以与被测件表面法线呈45°角的方向投射到被测件表面上，然后光束被被测表面反射按图2.3的方向进入目镜视场中。表面轮廓的波峰在S1点反射，波谷在S2点反射，通过与投影镜管相同的组合物镜，分别成像于观察显微镜的分划板的S1"点和S2"点，测出这两点的距离h"，便可求得峰谷高度h为h=（h"/M）cos45°(2.3)式中，M——显微镜放大倍率。
国防科技大学研究生院专业学位硕士学位论文第9页图2.3光切显微镜的工作原理图光切法测量时，能够直观的测量处Rz值，根据不同的物镜放大倍率，测量值的范围一般在（0.8～80）μm。如要测量Ra等值需要进行大量的计算，不是很方便。再者光切显微镜的工作台较小一般零件很难放置，故其也不适用于航空不规则零件的表面粗糙度的检测。3.干涉法干涉法有分光干涉法和全息干涉法两种。首先介绍光干涉法。顾名思义，光干涉法就是利用光波干涉的原理为基础，用光波的波长对被测表面的微小峰谷进行度量，进而得出表面粗糙度数值。(a)(b)(c)图2.4显微干涉系统的工作原理以上是三类显微干涉系统的工作原理简图，其中：a图为单物镜双光束干涉系统，该系统是在物镜与物体之间进行分光的光学系统，其物镜工作距离较大，不能采用高倍物镜，一般放大倍率在60～120倍之间，TROMLALMO2RO1AO3STLMOASTR
【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车零部件常见表面粗糙度标注的含义与判定规则[J]. 叶宗茂. 汽车工艺与材料. 2016(02)
[2]表面测量中高斯滤波中线的有理逼近实现[J]. 许景波,袁怡宝,崔晓萌,郭欣,王升. 吉林大学学报(工学版). 2014(05)
[3]浅谈万能工具显微镜使用与维护[J]. 原学敏,潘秀亮,高金国,周财丽. 黑龙江科技信息. 2013(25)
[4]浅谈机械加工影响表面粗糙度的因素及改善措施[J]. 谭玉英. 科技与企业. 2012(10)
[5]开放轮廓滤波器的边界效应削弱方法及不确定度概算研究[J]. 张琳娜,马健,赵凤霞,马乐. 机械强度. 2009(04)
[6]微细端铣削工件表面粗糙度的研究[J]. 张霖,赵东标,张建明,杨志甫. 中国机械工程. 2008(06)
[7]表面粗糙度检测方法发展史及研究现状概述[J]. 陈继涛. 中国科技信息. 2007(17)
[8]高斯滤波稳健性能的研究与改进[J]. 李惠芬,蒋向前,李柱. 仪器仪表学报. 2004(05)
[9]表面粗糙度的稳健提取方法研究[J]. 曾文涵,谢铁邦,蒋向前,李柱. 中国机械工程. 2004(02)
[10]表面粗糙度理论发展研究[J]. 李伯奎,刘远伟. 工具技术. 2004(01)
硕士论文
[1]触针式表面粗糙度测量系统的研究与开发[D]. 管清岩.中国计量学院 2013
本文编号：3100176
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