航空发动机叶片数控加工在机测量系统关键技术研究

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严格控制机加工过程中的航空发动机叶片的加工误差和保证良好的型面精度是保证叶片加工质量的关键,而对航空发动机叶片的三维测量又是评估其加工表面质量和进一步改进加工过程的关键。基于三坐标测量机的传统三维测量技术作为一种离线的测量方式在实际测量过程中存在着诸多的缺点,比如传统三坐标测量机的测量成本较高、维护三坐标测量机比较困难以及会引入二次定位误差等等,为了弥补这些不足,先进的在机测量技术便应运而生。在此背景下,本文对航空发动机叶片的在机测量关键技术展开了研究,主要研究内容如下:(1)研究了在机测量误差的建模理论与补偿方法。首先,通过分析影响在机测量误差的众多误差源,对影响其最大的两项误差——在机测量几何误差和在机测量预行程误差进行了重点研究,然后,分别基于多体系统系统理论推导建立了在机测量几何误差数学模型、基于力学分析理论推导建立了在机测量预行程误差数学模型,其次,对上述两项误差进行耦合分析研究,本文提出了一种在机测量综合误差数学模型,并最后详细给出了在机测量综合误差的补偿流程。(2)研究并实现了基于OPC UA的在机测量数据采集过程。首先开展了基于OPC UA的在机测量数据采集系统的需求分析和系统设计,然后构建了在机测量OPC UA信息模型,其次分别进行了OPC UA服务器的搭建和OPC UA客户端的开发,最后,对所提基于OPC UA的在机测量数据采集系统原型进行了验证测试。(3)研究并开发了在机测量软件,详细分析了在机测量软件的功能模块组成和具体开发流程,并对开发的各功能模块进行了相应的测试,其中软件功能模块包括三维模型导入与显示模块、三维测量点选取与测量路径规划模块、在机测量综合误差补偿模块和在机测量报告输出模块。(4)开展了在机测量的测量仿真和实测验证,首先为防止碰撞安全进行模拟仿真上进行了3D测头的测量仿真,并在此基础上实现了叶片实物在机测量功能验证。
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