大型空腔叶片的三维逆向造型研究（英文）

研究了大型空腔定子叶片逆向造型的若干关键技术:数字化测量方法、数据处理和三维模型重构。定子叶片的型面非常复杂,具有空间大曲率翼型结构,其造型设计对于对流体的流动特性影响很大。并且叶片具有空腔结构,常规的数字化测量方法很难简便地测得完整的点云数据。针对该空腔叶片的特殊结构,设计了一种合理的测量方案和数据精简方案,并进行了模型重构,最终得到了叶片的三维模型。大型空腔叶片的逆向三维造型研究可以缩短定子叶片的改进和创新设计周期,为叶片的铸模设计及后续加工提供依据。     

风力发电机叶片正逆向混合重建的应用

就风力发电机叶片特有的结构和技术要求,讨论了叶片点云预处理、叶身型线与曲面拟合等关键技术问题,并通过逆向软件UG/imageware与正向软件UG反求大型叶片方法的对比,得出两软件适时相结合是快速重构大型零件的最优方案.并通过数字化检测说明了重构的CAD模型满足大型零件的误差要求.     

基于逆向工程理论虚拟设计造型的重构方法研究

利用变速箱免拆清洗机上壳体虚拟设计造型的NURBS曲线信息,进行了三种逆向重构方法的应用和比较.重构模型精确再现了原创结构,使其具有厚度特征值和加工精度值,并可直接以STL格式与快速成形机等数字化加工设备对接.     

逆向工程与3D打印在自动牙线盒正向设计中的应用

牙线盒设计采用逆向造型和正向设计,通过数字化软件的应用,完成整个牙线盒自动出牙线的结构设计和外观设计。基于牙线扫描数据,使用逆向软件Geomagic Studio和正向UG软件,按照点云处理-坐标系对齐-格式转换-模型重构流程,完成牙线的逆向造型。再基于牙线重构模型,完成自动牙线盒设计。在内部弹簧作用下,可以实现牙线盒内牙线既方便又无接触取出。     

米奇玩具头像的曲面重构技术与应用

针对注射模设计中实物模型数字化困难的问题,应用Pro/E软件和逆向技术,以米奇玩具头像为原型,进行了从点云数据到曲面重构、实体模型的应用研究。采用Pro/E的小平面特征和重新造型模块成功地进行了米奇头像的曲面拟合处理,缩短了产品的设计周期。     

基于Geomagic的曲面重构方法研究

阐述了散乱数据点的曲面重构的方法,重构出不同结构物体的三角网表面模型.首先根据扫描点云的分布特点、疏密程度等实际情况,分析影响重构曲面的关键因素,然后按照正向设计的思想,分析零件的外形,发挥不同曲面拟合的优势.结合典型逆向软件Geomagic对曲面造型方式的特点及应用进行研究与分析.进而规划两个零件的重构路径,达到了良好效果,为复杂零件的重构提供了借鉴意义.     

大型空腔叶片固溶热处理变形的仿真预测与验证

大型空腔定子叶片因其特殊结构，在进行固溶热处理工艺时易产生表面应力集中，导致叶片发生翘曲变形。若用试错法不断修正其模型，使叶片铸件的加工余量增大，生产周期变长。通过对叶片固溶热处理过程进行仿真模拟，使该过程“可视化”,得到叶片铸件冷却后各部位的位移场分布，利用位移场的分布可以知道铸件各方向收缩量的大小及铸件的形状畸变情况，采用激光跟踪测量仪对大型定子叶片测量并与仿真得到的数据进行对比，数值模拟变形最大值为5.57 mm,最小值-6.05 mm,实验测量最大值为4.76 mm,最小值-5.13 mm,变形位置分布基本一致。此研究为探索热处理工艺参数对大型定子叶片成型的影响、优化热处理工艺、解决工程实际应用问题提供了支撑。     

基于Geomagic的玻璃瓶模型重构与误差分析

针对玻璃瓶造型困难以及误差评估复杂等问题,提出了一种基于Geomagic和UGNX的快速模型重构与误差分析方法。利用三维激光扫描仪获得玻璃瓶样模型表面的点云数据,通过Geomagic Studio进行点云数据预处理;在UGNX中进行基于提取截面线的三维几何模型重构;利用Geomagic Qualify得到的重构模型与原始点云数据比较的偏差色谱图,实现对玻璃瓶逆向重构模型的误差分析。实例结果表明:该方法能够很精确的实现玻璃瓶样的快速模型重构,利用偏差色谱图对模型进行优化。     

大型风力发电机组四自由度叶片设计及叶型自动生成系统的开发

大型风力发电机组叶片的设计在整个风机设计中占有较大比重,但由于叶片的不规则性导致叶片的三维模型设计较难实现,通过反求方法重构叶片三维模型花费较大,又不能对叶片进行相应的改型,使得分析范围较为局限.为此,利用SolidWorks的二次开发技术开发一套叶片设计系统,分别从叶片半径、弦长、桨距角以及厚弦比4个自由度改变叶片参数,自动生成不同外形的叶片三维设计模型,提高了设计的灵活性,为后续分析提供了有力的支持.     

大型涡轮叶片精密铸造尺寸精度控制研究——反变形技术

针对大型涡轮叶片精密铸造变形问题,提出了一种简单高效的变形补偿方法--基于测量与统计的逆向校正蜡模法.采用三坐标测量机进行模型的测量,设计特征参数来表征模型,并通过统计测量的特征参数平均值与理论值的比较进行模型的反变形重构,然后,根据反变形后的模型设计蜡模校正模,对蜡模实施逆向校正,补偿涡轮叶片在铸造过程中的变形.试验结果表明,基于测量的反变形技术对解决铸件尺寸超差是有效的,可以提高铸件尺寸合格率,具有实用价值.     

航空发动机叶片数字化再制造方法研究

叶片作为航空发动机的关键部件,其数字化三维模型等核心技术资料一直由国外发动机厂商垄断。为获取航空发动机叶片的三维数字化模型,提出一种基于海量点云数据的叶片数字化模型重建方法。利用激光扫描仪获取的叶片点云数据;在点云数据预处理部分,进行点云对齐并合理精简;将点云数据截面转化为含有噪声的时域信号进行滤波,引入单树小波包分析方法,并通过坐标变换将其分割为叶盆面和叶背面;依据叶片的型面特点,采用不同方法对叶片截面边界进行拟合。反复上述过程,采用蒙面曲面的方法建立叶片数字化三维模型。实验结果表明,利用该方法建立的发动机叶片模型具有良好的光顺性和几何精度,明显提升了建模效率。     

叶片模具型面逆向设计方法

针对我国叶片精锻模具逆向设计精度低、设计过程复杂等问题,运用VS自定义算法,实现了对模具型面点云数据的分块化处理,提高了数据点处理精度;运用UG二次开发,实现了曲线曲面的参数化建模和模具模型的检测与自动化修正,并运用Menu Script菜单脚本,实现点云数据处理、模具逆向建模以及检测与修正在UG中的集成,提高了模具逆向设计效率;最后运用Deform-3D软件对叶片模具设计的某些参数进行了验证,并通过工程实例对逆向设计的叶片模具进行了检测分析。     

汽轮机叶片多轴加工工艺与检测技术的研究

根据汽轮机叶片的结构特点,针对加工和检测中的难点,阐述使用UGNX 8.5软件的多轴加工功能对汽轮机叶片进行刀轨规划、生成、仿真以及后处理的方法。使用三维激光扫描技术对加工完成的零件进行扫描获得点云数据文件,采用逆向软件Geomagic对点云数据进行处理,输出曲面模型,进而与叶片理论模型进行整体匹配,从而检测零件是否满足设计精度要求。该加工与检测方案实用性强,具有一定的参考价值。     

Geometric analysis of investment casting turbine blades based on digital measurement data简

A turbine blade is one of the key components of the aero-engine.Its geometric shape should be inspected carefully in the production stage to ensure that it meets the tolerance specification.In the present paper,an approach for investment turbine blade geometric shape analysis based on multi-source digital measurement is presented.Its key technologies,such as measurement data collection,blade model reliable alignment,geometric shape deviation fast calculation and visualization,were investigated.Actual measurement data from a structure light measurement device and a Coordinate Measuring Machine （CMM） for turbine blades were used to validate the presented method.The experimental results show that the proposed method is accurate,quick and effective to implement.     

压气机静子叶片锻造过程的三维刚粘塑性有限元模拟

利用三维刚粘塑性有限元法对某重型燃机压气机静子叶片的锻造过程进行了数值模拟分析,揭示了叶片锻造变形规律,并以实际锻造工艺试验对其进行了试验验证。锻造工艺试验与数值模拟结果吻合较好,从而验证了数值模拟结果的可靠性。该研究对压气机静子叶片锻造工艺的优化设计具有重要的指导意义。     

整体叶盘叶片加工补偿策略及实验研究

目的 降低航天发动机整体叶盘的加工误差,实现产品高精度化。方法 建立整体叶盘叶片加工变形量全局分布有限元模型,考虑补偿加工时刀具修正量与变形误差的耦合效应,采用多次迭代法计算叶片变形补偿量;提出反向重构几何模型补偿策略,利用补偿量对叶片几何轮廓进行重构,重新生成包含叶片变形误差信息的刀轨程序。通过某型号航空发动机整体叶盘叶片铣削加工实验和型面精度测量实验,对变形分布预测模型及所提出的反向重构模型补偿策略进行验证。结果 预测结果与实验结果有很好的吻合度,平均误差为7.96%;新的补偿策略数据嵌入方式高效,可显著降低加工过程中产生的变形误差,将成品精度控制在设计的许用公差范围以内。结论 所提方法可以明显提高整体叶盘叶片铣削加工质量,可为后续磨削加工提供更高型面精度的叶片零件。     

叶形孔视觉测量系统设计

为满足航空发动机静子组件叶形孔精密测量要求,基于机器视觉,设计非接触式四轴叶形孔测量系统.该系统主要由三轴运动机构、高精度气浮转台、工业相机、光源、夹具和工控PC机组成.为获取叶形孔边缘的坐标值,将采集的图像在上位机上进行中值滤波、二值化、前景区域分离、区域选择、图形学处理、边缘提取、边缘坐标值提取,最终实现静子组件叶...     

直驱式液压系统在轴流风机静叶调节中的应用研究

轴流风机是一种提供压缩气体的透平机械设备,其中静叶调节机构是整个调节系统的关键。以轴流风机静叶调节电液伺服系统为研究对象,针对传统液压伺服系统易受油质污染、故障率高、能量转化效率过低的缺点,设计了以伺服电机带动定量泵作为液压动力源的直驱式容积控制液压系统,对此系统的工作原理做了研究,并对液压系统进行了仿真。结果表明：新的系统更加节能,结构更加紧凑,整机功率更小,控制上更为自动化与智能化。     

复杂箱体零件的激光扫描测量与模型重构

复杂箱体是一种制造难度较大的重要零件,逆向设计技术可以有效缩短复杂箱体零件的设计周期、降低生产成本,箱体的数字化测量是逆向设计的关键技术之一。在对复杂箱体进行数字化测量时,选用了转站方式的激光扫描测量方法。箱体外表面的点云数据可以通过激光扫描测量直接获得;箱体内腔形状复杂,难以测量,通过将石膏灌入箱体内腔,待石膏冷却成型后取出石膏,测量石膏外表面获得石膏外表面点云数据。计算出石膏质心,将石膏表面点云依照石膏材料的收缩率进行以质心为中心的缩放处理,反求出箱体内腔表面的点云数据,最后利用特征点匹配的方法将复杂箱体的外形点云数据和内腔点云数据融合,形成完整的箱体点云模型。根据点云完成了复杂箱体零件的三维数字模型的重构和精度评价。     

基于逆向工程的航空发动机叶片数字化建模

航空发动机叶片作为飞机发动机的关键部件之一,其修复质量的好坏直接影响着飞行安全。研究利用扫描获取的点云数据实现高压叶片面形数字化建模的方法。采用依曲率变步长的方法取得叶片的边界点,利用三次B样条曲线对边界点进行拟合得到发动机叶片的包络线,并利用该包络线和精简过的数据点云对发动机叶片进行数字化三维建模。建模结果表明,利用该方法建立出的发动机叶片模型具有良好的光顺性及精确性。