鑄件毛坯機加余量的數(shù)字化測量分析與工藝補償.pdf

1、精確、快速測量鑄件的毛坯狀態(tài)，分析機加余量，并科學地進行工藝余量補償，對改善工藝流程設計、提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重要的意義。本文基于數(shù)字化測量技術和逆向工程學理論，采用先進的光電測量實現(xiàn)了復雜鑄件毛坯CAD模型重建，運用余量優(yōu)化分析技術實現(xiàn)了滿足約束條件下的毛坯余量優(yōu)化分配，應用機床自定位功能獲取毛坯在實際加工機床坐標系下的真實姿態(tài)完成定位基準的修正，實現(xiàn)工藝補償。論文研究主要完成了以下工作:
　　(1)對目前有代表性的光電測量技術，包

2、括結(jié)構光點云測量技術、標記點攝影測量技術、便攜式光筆接觸測量技術進行實驗對比，得出適合復雜鑄造結(jié)構件外形測量的方法，實現(xiàn)各向尺寸在1米范圍內(nèi)的毛坯三維測量不確定度≤±0.1mm。
　　(2)基于逆向建模技術實現(xiàn)復雜鑄件毛坯CAD模型重建。根據(jù)獲得的毛坯外形數(shù)據(jù)，研究重建實際毛坯數(shù)模的技術和方法，其中包括測量數(shù)據(jù)的預處理、結(jié)構特征的分割、自由曲面型面的重建、整體結(jié)構件CAD模型生成等。在方法研究的基礎上，針對具體的實驗驗證案例，構建

3、出相應毛坯的CAD模型。
　　(3)基于模型對比分析及余量優(yōu)化分配技術實現(xiàn)滿足約束條件下的毛坯余量優(yōu)化分配。研究余量約束下的測量數(shù)據(jù)與零件工藝數(shù)模之間的對齊優(yōu)化方法，以及在此基礎上的加工余量優(yōu)化分配技術，開發(fā)余量分析軟件，給出驗證案例的余量分配結(jié)果。余量分析軟件模塊能夠定義零件工藝數(shù)模與測量數(shù)據(jù)之間的初始位置，自動完成滿足余量約束的毛坯測量數(shù)據(jù)與零件工藝數(shù)模之間的對齊優(yōu)化，能夠進行余量分布的可視化輸出和報告輸出，余量分析不確定度≤

4、±0.3mm。
　　(4)應用機床自定位功能獲取毛坯在實際加工機床坐標系下的真實姿態(tài)，完成加工坐標變換。通過軟件系統(tǒng)分析并確定鑄件上的最優(yōu)加工定位基準，研究加工定位基準的坐標變換問題，以及毛坯在實際加工機床坐標系下的真實姿態(tài)獲取技術;研究如何將軟件定義的定位基準反饋給五坐標數(shù)控加工機床的方法。使得能夠在測量數(shù)據(jù)與零件工藝數(shù)模對齊優(yōu)化的基礎上，通過軟件自動輸出定位基準，并能夠根據(jù)軟件輸出的分析結(jié)果，合理實現(xiàn)定位基準的實際加工。

5、>　　應用毛坯機加余量分析與工藝補償方法，對某項典型零件的工藝流程進行綜合驗證，驗證內(nèi)容包括整個工藝流程，具體包括毛坯測量、數(shù)據(jù)處理與模型重建、余量分析、基準定位、加工仿真、后置處理、現(xiàn)場加工與加工結(jié)果三坐標檢測等內(nèi)容。結(jié)果表明:
　　(1)綜合應用光電測量技術是解決復雜鑄件高精度、全尺寸測量有效方法，應用其測量數(shù)據(jù)通過預處理重建CAD模型能滿足工程精度要求;
　　(2)應用余量優(yōu)化分析技術能準確實現(xiàn)約束條件下毛坯余量的智能