復雜曲面零件精密檢測與誤差補償技術研究.pdf

1、隨著制造業(yè)技術和裝備的不斷進步，對復雜零件/產品的精度、效率、質量和外觀要求愈來愈高。在復雜曲面零件的生產過程中，需要用相應的檢測技術對其加工精度進行檢測和控制?；谌鴺藴y量機(CMM)的檢測技術常用于精密零件的形位精度檢測，但具有工件二次裝夾定位誤差問題及大型零件測量的局限性問題。在數控機床上直接進行加工精度的在線檢測，形成“加工-測量-補償”的閉環(huán)加工檢測系統，是近年來國內外研究領域的研究熱點。本文針對目前復雜曲面零件精密在線檢測

2、中存在的難點問題，深入開展測點規(guī)劃、檢測數據的誤差補償、加工誤差分解和補償等關鍵技術研究，以期通過在線檢測與原位補償加工，提高曲面零件的加工精度。本文的主要內容包括以下幾個方面:
　　(1)深入調研復雜曲面零件精密檢測技術和誤差補償方法的研究現狀，對現有檢測系統、檢測方法以及誤差補償方法進行綜述分析，并指出該領域仍然存在的難點問題。
　　(2)在曲面零件的測點規(guī)劃上，針對三角網格模型存在的數據冗余及三角面片間的獨立性問題，建

3、立三角面片之間的拓撲關系，實現整個模型的拓撲重建;提出直接求交法和中點偏移拋物線法的截面線生成法，逼近原曲面模型，并通過非均勻B樣條反求算法，生成按曲率變化分布的測量點。
　　(3)分析影響接觸式檢測系統檢測精度的各項因素及其誤差補償方法。對測量系統的主要誤差來源如機床幾何誤差、測頭預行程誤差和測頭半徑誤差進行分析研究，在對數控機床的幾何誤差進行分析和建模的基礎上，通過激光干涉儀進行三軸數控機床的單項誤差測量和補償;針對測頭測量過

4、程中的預行程誤差，提出基于徑向基函數(RBF)的預行程誤差預測方法，獲得測頭預行程誤差分布圖，并對測量系統進行實時預行程誤差的補償;提出改進的三角網格模型的頂點法矢計算方法，進行三維測頭的半徑補償。
　　(4)針對曲面零件的加工精度檢測結果及誤差情況，提出基于零件加工精度的原位補償加工方法，以補償曲面零件的加工誤差，提高曲面零件一次定位加工精度。為此，在曲面檢測數據分析基礎上，提出基于空間統計分析方法的加工誤差分解方法，構造基于B

5、樣條曲面的確定性曲面和回歸分析模型，通過空間獨立性分析，進行加工過程的系統誤差與隨機誤差分析，進而對分離出的系統誤差進行數控代碼補償和原位補償加工，大幅提高曲面的加工精度。
　　(5)針對原位補償加工過程中誤差大小和分布的不同，提出加工誤差的局域自適應補償加工方法，以提高曲面零件的補償加工效率。通過局部區(qū)域誤差補償加工中的區(qū)域邊界確定、刀位點判斷和局域刀具路徑生成等關鍵技術研究，實現局域誤差的原位補償加工。
　　(6)在上述

6、研究的基礎上，采用VC++6.0軟件開發(fā)平臺和OpenGL三維圖形接口，開發(fā)一套面向復雜曲面零件加工精度在線檢測與原位誤差補償加工的集成化系統，并通過一系列曲面零件的數控加工、在線檢測及原位補償等過程的實驗驗證，驗證本文所提出的各類算法和檢測系統的有效性。實驗中，采用標準件進行檢測系統精度的驗證，同時通過若干自由曲面零件的加工、測量、原位補償加工過程，對零件的加工精度進行誤差補償前后的驗證，并最終與CMM的檢測結果進行對比，驗證本論文所