基于模具曲面自适应采样加工误差在机测量方法研究

摘要

随着汽车模具、航空航天制造业的快速发展，具有自由曲面特征的零件应用越来越广泛，同时对零件加工精度的要求也变得越来越严格。因此，自由曲面零件加工误差的在机测量对提高零件的加工精度控制有十分重要的研究意义。
　　首先，根据物体重心原理建立模具曲面自适应采样模型，在此基础上对曲线曲率弯曲度模型、主曲率均方根值弯曲度模型、高斯曲率弯曲模型等进行对比分析。基于采样点自适应性最强的高斯弯曲度建立形状函数，分析了抛物面模型的矩形拓扑网格，并通过控制因子调整网格间距，布置抛物面模型曲面自适应采样点。
　　然后，提出了一种基于自适应采样与NURBS曲面控制点重构的在机测量方法。该方法在自适应采样点较少的情况下，结合NURBS曲面重构理论，计算模具理论曲面的控制点，通过调整理论曲面的控制点，使基于自适应采样点重构的NURBS曲面精度提高10％以上。本文以形位误差中无基准要求的面轮廓度误差，来评定模具曲面的法向加工误差，据此基于广义牛顿优化算法，计算重构后的实际加工曲面与实验初始设计曲面间的最小距离，进而获得实际模具曲面的加工误差。
　　最后，针对基于曲面自适应采样和重构的加工误差在机测量方法进行了实验研究。实验中，分别使用自适应采样方法与等弧长采样方法对汽车覆盖件模具模型进行在机测量，并和三坐标测量机的测量结果进行比较，实验结果表明，自适应采样算法适用于陡峭面的加工误差在机测量，模具模型在机测量的误差分布与三坐标测量机测量的误差分布基本吻合，同时也证明了本文所提出的加工误差在机测量方法具有较好地可行性。

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第1章 绪 论

1.1课题的研究背景

1.2课题的来源及研究目的和意义

1.3国内外研究现状和发展趋势

1.4本文主要研究内容

第2章 模具曲面的自适应采样方法

2.1基于模具曲面形状特征的自适应采样模型

2.2模具曲面弯曲的分析

2.3自适应模型的求解

2.4本章小结

第3章 NURBS曲面控制点重构模具曲面方法

3.1模具NURBS曲面方程

3.2模具NURBS曲面性质

3.3模具NURBS曲面的导矢

3.4模具NURBS曲面的重构方法

3.5本章小结

第4章 基于重构曲面的加工误差及其评定

4.1模具曲面的加工误差

4.2模具曲面加工误差评定

4.3本章小结

第5章 加工误差在机测量方法实验研究

5.1软件及硬件实验平台及测量工件的介绍

5.2实验验证

5.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术成果

致谢