文档介绍：华北电力大学(保定)
硕士学位论文
复杂曲面反求设计方法的研究
姓名:彭一男
申请学位级别:硕士
专业:机械工程;机械制造及其自动化
指导教师:张文建
2011-03
华北电力大学硕士学位论文
摘要
反求工程是先进制造技术的重要手段,分为数据获取、数据预处理、数
据分块与曲面重构、CAD 模型构造以及快速原型等五大关键技术。利用反求工
程可重构产品零件的实体模型,也可对原型进行修改和再设计。通过逆向工程,
建立和掌握自己的产品开发设计技术,进行产品的创新设计,是提升我的重要手段。
本文以典型的复杂曲面零件汽轮机叶片的反求过程为例,研究了复杂曲面
的反求设计过程,实现了反求工程中设计与制造的一体化。
首先介绍了数字化测量的原理与方法,分析了接触式测量与非接触式测量
的特点,探讨了接触式三坐标测量机测量曲面的过程。在现有测量方法的基础
上提出了竖直纵向采点的测量方案,该方案不仅提高了采点速度,也利于以后
提高曲面重构精度。最后利用 GLOBAL 575 型三坐标测量机得到了叶片的数字
化点云数据。
在曲面重构的原理基础上,经过数据预处理后,采用 CATIA V5 软件,通
过点-线-面的曲面重构方式,重构了叶片的三维模型。利用曲面偏置命令,解
决了三坐标测量机的半径补偿误差问题。
在叶片曲面重构的基础上,分析了叶片的加工工艺,确定了叶片加工的切
削参数和走刀路线。利用 UG NX 的 CAM 功能模块,结合叶片的结构特点
及四轴加工中心的特点,规划了刀路轨迹,完成了汽轮机叶片的四轴加工,并
进行了加工仿真。结合现有加工条件,通过选择合适的加工参数,对加工过程
进行后置处理,生成了数控加工 NC 代码。最后利用数控加工中心及线切割完
成了叶片的实体加工。

关键字:逆向工程;数据测量;曲面重构;数控加工

I
华北电力大学硕士学位论文
Abstract
Reverse engineering as an important means of advanced manufacturing
technology, which is divided into five key technologies such as data acquisition,
data preprocessing, data block and the surface reconstruction, CAD model
construction, and rapid prototyping. Using reverse engineering, we can reconstruct
the solid model of the product parts; we also can modify and re-design of the
prototype. Through reverse engineering, we can establish and master our own
product development and design technology in order to innovative design. It is an
important tool to raise the technological level of China's manufacturing industry.
Taking the plex curved surface of the turbine blade as an example,
this paper does a research on plex curved surface of reverse design process
and realized the integration of design and manufacture in the reverse engineering.
Firstly, the paper introduced the digital measurement principle and method, and
tells the different feature between the characters of contact measurement and
non-contact measurement. And then it discusses the process of the three coordinate
measuring mach