精密叶轮的三坐标测量路径规划

发布时间：2020-08-07 00:39

【摘要】：叶轮广泛应用于离心压缩机、离心叶片泵、涡轮膨胀机、内燃机增压器等领域,是机械、化工等行业中常用的关键零件。精密叶轮的尺寸精度和表面质量对机器的性能起着决定性的影响,但由于其叶片型面通常为自由曲面,结构较为复杂,对整体叶轮叶片的数字化测量和误差评定是保证叶片曲面加工质量的关键。三坐标测量机(CMM)作为接触式测量设备的典型代表,不但能对具有复杂形状的工件的空间尺寸进行测量,且具有测量精度高、适应性强等优点。在三坐标测量机上实现高效、可靠地测量精密叶轮的关键是CMM测量路径规划。本文研究了精密叶轮的三坐标测量机(CMM)测量路径规划的关键技术:叶轮的设计与三维数字化造型、CMM顶层测量规划、CMM底层测量路径规划和叶轮叶片曲面的误差评定,并进行了实验验证。研究了叶轮的设计过程与三维数字化造型方法,根据泵的各方面水力参数计算出叶轮主要部位的尺寸,采用非均匀有理B样条(NURBS)曲线构建了叶轮主要部位的曲线,用扫成法构造了叶片曲面,实现了精密叶轮的三维数字化造型。为叶轮的CMM路径规划和叶轮表面的误差评定奠定了基础。研究了精密叶轮的顶层测量规划,三坐标测量机测量规划分为顶层测量规划和底层测量规划,顶层测量规划主要包括:被测零件的安放与定位、CMM测头的选择及其空间姿态的优化控制和虚、实测量基准的融合等内容。实现了精密叶轮的底层测量路径规划,包括:测量点的选择、分组、排序。分析了CMM各种扫描测量方式,基于叶片的边界曲线重构了辅助测量曲面,采用UV参数线法生成了单个叶片曲面的测量路径,并进行了多叶片间的测量路径连接,实现了叶轮CMM测量路径的优化。在基准匹配和误差评定方面,研究了测量点坐标与CAD模型的基准匹配算法,采用点到曲面距离的逼近算法获得了精密叶轮叶片各部位的误差,并对误差结果进行了对比实验验证。通过对精密叶轮的数字化测量及误差评定技术的研究,得到了叶片各部位的误差分布情况,研究结果可提高叶轮的加工精度;研究方法也可应用于其它的高精度回转体曲面零件中,在实际工程中具有一定的应用价值。
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH721

【参考文献】