整体叶盘测量路径规划与仿真研究

【摘要】整体叶盘是航空发动机的重要高精密零件，其精度对发动机性能具有重要影响。测量技术是保证整体叶盘加工精度和加工质量的重要手段。测量路径规划是测量控制的主要内容，是实现整体叶盘测量的关键步骤。本文基于五轴在线测量系统，提出了无干涉最优测量路径规划方法，开发了专用后置处理程序，将测量路径文件转化为数控系统可以识别的数控代码，并利用仿真技术对测量路径进行验证。为降低测量误差，提高测量精度，实现对整体叶盘的无干涉测量，本文设计了摆头-转台结构的立式五轴在线测量系统，选用利用电缆传输测量信号的触发式测头作为测量机构。本文将测量路径规划分为测量点区域划分、测量序列规划、测量姿态规划以及测量参数计算四方面内容，并分别展开研究：1.根据测头与被测叶片、相邻叶片的位置关系，利用叶片型线上曲率突变的点作为型线分界点，将所有型线分界点连接得到叶背面分界线和叶盆面分界线。利用叶背面分界线、叶盆面分界线线以及叶片上下沿将单个叶片上的测量点划分为上叶背区、下叶背区、上叶盆区和下叶盆区四个区域。2.基于遗传算法求解每个测量区域最短路径TSP问题，并对区域内测量点进行排序，与等参数线法测量路径相比，优化得到测量路径总路程缩短了16.78%。3.利用探针与叶片的数学模型求解动态测量情况下探针与被测叶片和相邻叶片发生碰撞干涉的极限位置，得到测轴矢量安全范围，在该范围内测量路径无干涉。4.计算基本测量参数（测量触发深度、测量安全距离、测量进给距离、快速进给速度、缓慢触发速度等），并利用CAM软件生成测量路径文件。为实现测量路径文件在数控系统的应用，本文开发了五轴测量系统专用后置处理程序，并利用该程序生成测量数控代码。利用仿真手段检验测量路径和数控代码，验证测量路径规划方法的优越性以及后置处理程序的有效性。综上所述，本文提出的测量路径规划方法有效缩短了测量路程，提高了测量效率，避免了测量过程中的干涉问题，保证了测量的安全性，并且通过后置处理和仿真手段实现了测量路径规划在测量系统的应用。
【作者】宋宇；
【导师】张雷；
【作者基本信息】吉林大学，机械工程，2014，硕士
【关键词】整体叶盘；测量；路径规划；后置处理；仿真；

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