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博鱼体育app下载-航空叶片三坐标自动测量研究现状和发展趋势

2021-10-08 总点击: 博鱼体育app下载

  三坐标丈量手艺的不竭成长增进了丈量行业的前进和变化,也对三坐标丈量手艺提出了更高要求。在航天航空范畴,面向智能制造的高精度动态及时丈量手艺和飞机年夜尺寸数字化丈量要害手艺不竭被会商和研究,此中航空叶片三坐标丈量手艺的研究标的目的首要是:①主动化、智能化;②及时监控、可视化;③高速、高精度、高不变性。

    航空策动机叶片几何外形复杂、尺寸跨度年夜、加工精度要求高档特点决议其成了航空策动机中加工制造的难点,同时也对航空策动机叶片加工质量检测精度和检测效力提出了更高要求。航空策动机叶片检测手艺已慢慢从定性检测到定量检测,从接触式检测到非接触式检测,从传统手工检测到主动数字化检测,从二维比对检测到多自由度组合检测,从单一规格多量量检测到多规格小批量检测。航空策动机叶片质量检测方式浩繁,如尺度样板法、主动画图丈量法、光学投影丈量、电感丈量法、坐标丈量法、激光丈量法、机械视觉丈量法等,此中,三坐标检测凭仗通用性强、反复性##、不变性强、检测精度高档##势在航空叶片制造企业中被普遍利用,但此种方式要求丈量时处在恒温情况下且采样效力较低。本文将介绍和评析航空叶片三坐标主动丈量研究近况和成长趋向,并基在三坐标丈量机提出一种改良型航空叶片主动丈量与节制系统。

    1 叶片三坐标主动丈量研究近况

    基在CAD数模的主动丈量

    基在CAD数模的三坐标丈量是产物设计、加工、丈量一体化历程中的重年夜冲破。CMM的丈量能力和可操作性在很####上取决在丈量软件的功能,丈量软件决议了CMM可采取的丈量体例和利用规模。今朝良多叶片丈量软件都##备基在CAD模子脱机编程功能,好比海克斯康PC-DMIS、蔡司Calypso等,并能读入多种文件格局,如IGES、DXF、STL和VDA等格局,也能够兼容UG、Pro/E或CATIA等CAD格局文件。

    CMM可实现基在CAD数模的叶片主动丈量,待测点的散布和收集、丈量路径##化和丈量法式生成是主动丈量中的要害问题。杨雪荣等连系ARCO CAD丈量软件,实现了对基在CAD数模零件进行主动丈量;周保珍等基在UG CAD提出了沿待测点矢量标的目的丈量的方式,并给出了主动生成DMIS丈量法式的方式步调;刘勇等在前人的功效上基在UG CAD数模给出了叶片主动丈量路径计划系统的操作流程;S.G.Zhang等基在CAD数模特点,在CMM平台上设计了一套检测进程计划原型系统,能极年夜削减判定探针标的目的的时候;Hui-Chin Chang等基在汽轮机叶片CAD数据库,系统经由过程简单三角函数计较在短时候内能主动生成无碰撞检测路径,并输出DMIS格局文件。

    在对三坐标丈量系统进行研究总结后,丈量法式生成方式首要有以下几种:

    ①脱机编程。此方式按照待测件的几何特点和公役要求,用DMIS说话手动编写丈量法式,以指点CMM主动丈量。但此方式对操作人员专业程度要求较高,编程所需时候长。

    ②自进修编程。此方式合适没有CAD数模和设计图纸的景象下,操作较为简单便捷,合适产物多量量丈量。在手动丈量一次后,三坐标丈量软件系统会主动记实测头活动和操作并保留为丈量法式,对不异批次的产物可实现主动反复丈量。但此时丈量软件需要与CMM联机才能完成法式的编制,CMM其他使命将会被占用。

    ③主动编程。此方式将CAD数模导入到CMM丈量软件中,将工件坐标系与理论坐标系进行对齐后,检测员基在CAD模子进行丈量路径计划,丈量软件系统依照GD&T设计要求,主动生成DMIS法式,动态虚拟摹拟路径无误后主动保留。也可操纵三维软件二次开辟功能、C#编程说话或VB编程说话等工##,按照三维软件生成的丈量前置文件开辟格局转换法式,直接生成DMIS格局文件,年夜幅提高丈量效力。

    在无图纸的环境下实现叶片的批量丈量,可基在光学扫描仪完成叶片初始点云数据的收集,然后操纵Geomagic Design Direct设计软件进行逆向建模,获得初始CAD模子,并导入PC-DMIS丈量软件中,以指导CMM进行丈量路径主动计划。基在CAD数模的交互主动编程较手工编程而言,效力更快、更清楚直不雅、便利验证,并且也便在对丈量点进行收集和编纂。今朝,基在CAD数模主动丈量已被国表里进步前辈的CMM丈量软件遍及采取。

    主动定位夹##

    今朝,因为航空叶片外形复杂且规格繁多,检测时并没有与之兼容的通用定位夹##。国内良多航空叶片制造企业基在三坐标检测遍及都采取简单支持固定的体例,以下降制造本钱,并且每次只能对单个叶片进行丈量,每次都需要看待测叶片进行装夹和粗定位,致使叶片检测效力极低。

    针对以上难点,不竭展开叶片专用夹##研究,叶建友等提出了柔性相变材料夹##为叶片主动化丈量供给保障。定位件和夹紧体位置矫捷可调,一套柔性相变材料夹##能装夹必然尺寸规模内肆意外形的零件。但该夹##存在预备周期长、刚性不足、手工操作繁琐等问题,同时,仍只能对单一叶片实现定位夹紧,在晋升检测效力方面结果其实不显著。容器里相变材料频频进行固液态两相变换,膨胀和缩短不成避免,必将影响到夹##的装夹周详度和不变性。

    陈林等设计了一套叶片丈量气动专用夹##,操纵榫根##面、侧面和内径相面进行6点定位并对##平面实现磁力夹紧,有益在实现叶片丈量主动化。该套夹####有刚性强、定位精准、操作简单等特点,但对##有轴颈型榫根或枞树型榫根的叶片没法实现固定支持,且仍只能对单一叶片进行丈量。

    经由过程研析现有文献和对叶片企业的实地调研,针对航空叶片夹##设计提出参考法则:①夹##在对工件进行装夹时,能包管工件位置的准确性;②基在某一特点,夹##可对统一规格叶片进行多片装夹定位;③夹紧操作不克不及毁伤叶片;定位要靠得住;夹##系统不变性强,操作简洁快速;④利用三坐标丈量机进行丈量时,夹##必需包管探针对待测叶片的空间可达性且不产生碰撞;⑤夹##应避免利用吸铁等带有磁性的材料,避免工件或探针收到磁性感化而影响丈量成果。

    主动丈量系统

    当前,国内良多叶片加工企业在检测环节没有实现模块化和系统化,特殊是在信息同享和主动节制方面能力不足。##体表示在:①丈量数据过度离散化,可追溯性较差;②丈量进程人机交互多,主动化水平低;③工序质量节制能力衰,产物报废率高。

    在工业4.0智能制造的年夜布景下,海克斯康团体推出了主动化、智能化的丈量系统。全部主动化丈量系统分为几个物理单位:三坐标丈量机、主动节制系统和治理软件、料架系统、零件辨认系统、机械人系统、机械人外围系统和平安防护系统。经由过程信息系统把各单位串连起来,构成有用的集成单位,对丈量信息高效治理,并对工序进程进行有用的数据反馈,较着晋升出产效力。

    智能化作为主动化的利用,智能丈量系统在工业4.0中饰演主要脚色,雷尼绍公司推出搭载第二代REVO多传感器五轴丈量系统的年夜型龙门式三坐标丈量机有以下特点:①分辩率提高近20倍;②可加载分歧的丈量模块;③不但可以丈量年夜工件年夜尺寸,也能够丈量年夜工件小尺寸;④采取螺旋扫描,收集点的效力高。

    叶片三坐标主动丈量成长趋向

    三坐标丈量手艺的不竭成长增进了丈量行业的前进和变化,也对三坐标丈量手艺提出了更高要求。在航天航空范畴,面向智能制造的高精度动态及时丈量手艺和飞机年夜尺寸数字化丈量要害手艺不竭被会商和研究,此中航空叶片三坐标丈量手艺的研究标的目的首要是:①主动化、智能化;②及时监控、可视化;③高速、高精度、高不变性。

    2 叶片主动丈量夹##设计

    叶片检测近况

    以叶片的叶型丈量进程为例,无锡某航空叶片企业的检测进程需要的人机交互操作较多,如待检叶片信息的输入,待检叶片的装夹和粗定位、抽调对应的丈量法式、PDF文件名和保留路径的输入等,该企业现有检测流程如图1所示。

    

    图1 现有叶型检测流程

    在检测进程中,若没有和时的人机交互,CMM就会停机期待操作指令。因为该检测流程仅面向单个叶片,检测效力极为低下,底子没法知足正常的叶片检测需求。

    针对上述现实问题有以下解决方案:①增添三坐标丈量机和检测人员数目;②加强企业叶片数控加工系统的靠得住性;③引进全进程主动化在线节制检测系统;④##化叶片现有三坐标丈量机夹##。

    方案①中经由过程增添检测装备和人力投入明显不###企业低本钱的要求,在装备保护和人员治理上也会花费庞大;方案②固然可以改良叶片加工不变性和精度,削减了叶片检测的使命量,但对中小型企业来讲,短时间内很难冲破要害手艺瓶颈,对企业资金能力、手艺能力、检测情况等都提出了更高要求,实行难度年夜;方案③为今朝进步前辈的主动化检测手艺,可以实现100检测并实现零废品率,必然水平上可以下降出产本钱,但中小型企业出产范围小,一次性投入太年夜;方案④是成立在现有装备和人力不变的环境下,经由过程##化叶片检测夹##来实现叶片丈量效力的晋升,明显这个方案加倍合用在中小型企业。经由过程对该企业CMM检测进程的实地调研,来找到适合的解决方案。##体改良后的叶片叶型检测流程见图2。

    

    图2 改良后叶型检测流程

    经由过程电子扫描??对该待检测叶片工序流转卡进行扫描获得叶片ID号,系统主动在产物工艺数据库中按照叶片ID号检索相干加工工序信息。选择检测对应工序名后,系统主动从该数据库中检索对应工序的丈量法式文件地址,从FTP办事器下载丈量法式到Calypso丈量软件指定文件夹,并保存待检测叶片相干信息至指定文本文件作为该叶片主动保留地址。运行Calypso软件并调取对应丈量法式,叶型丈量完成后调取Blade Pro阐发软件的同时运行主动保留利用法式,该利用法式捕获到系统保留窗体的弹出并获得文本文件中保留地址和名称,实现丈量陈述的主动定名和保留。生成的PDF文件主动上传到FTP办事器,作为该企业的工艺资料贮备。生成的TXT文件颠末主动转换后导入MySQL工艺数据库,可实现丈量数据的查询和SPC阐发。对在可控规模内的丈量数据,在逆向工程中进行特点数据提取实现叶片三维建模,以指点无图纸工件进行CMM丈量路径计划,并生成丈量法式完成主动化丈量。

    主动丈量夹##方案

    因为该企业三坐标丈量机叶片专用夹##一次只能对单一叶片进行装夹定位,针对燕尾型榫根叶片叶型丈量,提出一种多片主动丈量专用夹##,该装配首要由夹##体、气缸、气缸座、基座、定位销钉、夹紧块、带有9个楔形块布局的矩形轴构成,单位布局如图3所示。

    

    图3 夹##单位布局

    该夹##能实现9片叶片联装联测,由本来单个支持工位线性地扩大成9个联测装夹工位。该工装夹##操纵蔡司Calypso和PDFFactory共同持续丈量,并多保留9份检测陈述,减缓企业CMM检测能力不足和效力低下的问题。

    采取两个定位销钉和一个紧固螺钉毗连夹##体与基座;9个夹##体线性散布在基座上,包管距离不干与叶片装夹;矩形轴两头均采取滑动副,并带有9个楔形块,楔形块和夹紧块共同构成滑动副。

    夹##装夹体例是:夹##体楔形面和燕尾型榫根楔形面共同,摹拟叶片装配状况,限制了榫根5个自由度;用定位销钉对榫根侧面进行定位,限制了榫根1个自由度;经由过程启动气缸鞭策矩形轴移动,从而使楔形块鞭策夹紧销钉向上移动,实现对9片叶片同步进行装夹。单个榫根装夹图如图4所示。

    

    图4 单个榫根装夹

    以榫根楔形面的平分面工件丈量坐标系的XOZ平面,以给定值来肯定XOY平面和YOZ平面,以此成立工件丈量坐标系,且该坐标系与成立CAD数模的理论坐标系连结一致。

    在对9片叶片进行检测路径计划时,只需要在DMIS文件中在片叶片工件坐标系根本上持续偏置一个固定值便可获得其他叶片的工件坐标系。

    该夹####有以下特点:①定位装配尺寸链短,对丈量精度影响较小;②多叶片可同步装夹和拆卸,实现批量丈量;③采取气动夹紧,实现主动夹紧丈量。

    图5 成立叶片工件坐标系

    小结

    本文对航空叶片主动化丈量手艺研究近况和成长趋向睁开阐述,总结了基在CAD数模的检测路径计划方式和DMIS文件生成方式和主动丈量夹##设计根基准则,连系响应实例对叶片主动检测系统将来趋向做了总结论述,并针对某航空叶片企业现实环境给出了响应解决方案,提出了改良型叶型丈量夹##,极年夜提高了检测效力。

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