文档介绍：摘要
摘要
机械零部件特别是具有复杂曲面的进口零部件在使用过程中因磨损、断裂、
腐蚀等原因,以及人为因素发生失效而需要维修或更换。对可以修复的零件,
传统的维修检验方法效率低、精度差,无法有效地指导零件修复。因此研究具
有复杂曲面的失效零件的检验方法对零件修复具有重要意义。利用检验指
导零件修复,关键是要获得零件的数字化模型。本文研究利用正、逆向混合建
模方法对失效的具有复杂曲面的零部件进行建模,为检验提供数字模型来指
导零件修复,以及为生产配件提供数字模型。本文研究内容包括几个方面:
国产化配件特征和约束研究。对失效零件进行了分类,对其可修复性进
行了讨论,并研究了失效的复杂零件特征和约束。
国产化配件复杂曲面零件数字化过程研究。阐述了失效的复杂曲面零件
数字化关键技术,并对数据补齐进行了研究。
国产化配件复杂曲面几何模型重构与质量评价的研究。研究了复杂曲面
模型的重构方法;失效零件模型重构、重构模型的评价以及基于的修复零件
检验。
正、逆向混合创新设计体系的研究。研究了复杂曲面零件混合建模体系、
流程;并对基于参数化及再设计进行研究。以及为平
台完成几类典型失效零件的模型重构,验证其可行性和适用性。
关键词:失效零件;复杂曲面;特征与约束;混合建模;检验
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机械产品在使用过程中,某些零件因磨损、断裂、腐蚀等原因,以及人为
因素发生失效。为恢复机器的性能,对于失效的零部件有两种处理方法:配
件更换;局部失效修复。对前者往往由于机器的使用年限,维修费用和时间
性等问题造成一件难求,即没有配件可以更换,只能自己制造配件。当有大量
的设备都存在这样的问题,如进口的汽车、机床等,就需要批量的制造配件,
也即配件的国产化制造。对后者传统的维修方法是,对结构规则的零件如轴类、
缸体类零件、一般主要通过使用卡钳、游标卡尺、千分尺、百分表、量规等进
行维修检验,可以满足实际要求;而对于可以实现标准尺寸修复的具有复杂曲
面的失效零件,一般主要借助样板、木模【俊⒆ㄓ眉炀叩冉形藜煅椤Q濉ⅲ
木模等检测手段不能对零件空间曲面形状做出全面评价,因而无法有效地指导
零件维修。随着扫描设备和相应检测软件的发展,通过点云与P徒卸
齐的全尺寸检测方法得到广泛的应用,可以将零件的三维数模与其失效后点
云进行对齐、比较,直观地显示零件失效部位的待修复量,来准确地指导零
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件更换,得到零件的数字模型是实施维修检验或配件更换的前提,因此,本文
研究失效零件的模型重构方法。
课题背景及研究意义
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失效零件的修复或更换是保证产品正常使用的重要条件,搞好维修不仅可
以延长零件的使用寿命,节约资源、能源和资金,甚至可以通过利用新技术进
行改造,使其再利用【浚越饩鼋谂浼训奈侍狻K孀挪方峁沟娜涨鞲丛樱
维修手段的不断提高,产品维修检验成为一个急需提高的领域,如何优质、高
效、低成本地完成维修任务,已成为摆在广大工程人员面前的重要课题。
失效的具有复杂曲面的零件如:风扇、涡轮叶片、螺旋桨、模具等,如图
所示。传统的制造检验方法是利用专用样板⒓炀叩榷粤慵男巫础⒙掷!
孔位等进行迅速、直观地检测,但缺乏精确定量的偏差描述,因为检具仅有数
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量有限的断面规,只能对关键的截面进行检验,而且这些检具只存在于生产厂
家;汽车、
高的检测精度,但探头对不规则曲面的半径补正相当困难,因而检测效率低;
对产品使用单位而占,在缺乏专用检具的情况下,如何指导可实现标准尺寸修
复的复杂曲面失效零件的快速、精确修复:不能维修的零件,以及由于使用寿
命而需要更换的配件,在无法得到配件的情况下,如何快速重构零件的
型,从而快速加工出替代零件予以更换。基于这些问题,本文研究失效零件的
建模方法,在光学扫描获取零件点云的基础上,运用逆向工程和正向工程相结
合的建模策略,还原零件的特征及约束,尽可能按照原设计思路来建立零件完
整的数字模型,”
比较出零件失效部位的待修复量,以便于选择适当的维修方法,从而快速、高
效的完成零件精确修复;同时,利用数字模型可咀制造出无法修复零件的配件,
以及由于超过使用年限的配