激光测量螺旋桨表面尺寸的规划方案

目录 1总论 1.1项目概况。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 1.2激光测量项目主要技术指标。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 1.3激光测量项目的市场前景。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 1.4存在问题及方案建议： 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 2激光测量复杂曲面形貌项目的背景、必要性、可行性。。。 2.1项目研究背景 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 （一）研究背景和意义 （二）大型复杂曲面测量技术的国内外研究概况 （大型螺旋桨叶片测量与质量评估现状） 2.2项目研究必要性 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 　　（一）满足大型螺旋桨加工制作要求 　　（二）提高机床厂加工质量效率 　　（三）打破国外精密测量制造的技术封锁　　 2.3项目研究可行性 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 （一）激光扫描技术保障 （二）铣削加工机床设备保障 （三）人力资源保障 （四）项目资金保障 （五）项目综合效益结论 本章小结：项目可行性综合评价 3激光测量螺旋桨表面尺寸的规划方案 3.1加工项目产品工艺规划方案 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 　　（一）工艺设备选型 　　（二）工艺说明 （三）激光测量流程 3.2 本章小节。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 第一部分：总论 1.1项目概况： 项目名称：大型螺旋桨表面形貌的激光测量 承办单位：华中科技大学数控中心 项目内容：应用激光测量仪对螺旋桨三维坐标尺寸进行测量，为机床铣削加工提供尺寸数据。 应用范围：本文分析的激光测量技术主要是针对船用金属螺旋桨的三维坐标尺寸的测量，该技术还可应用于大型复杂曲面的形貌测量，应用范围广泛。 1.2激光测量项目主要技术指标 （可插入表格） 1.3激光测量项目的市场前景 1.4存在问题及方案建议： 对可行性研究中提出的项目的主要问题进行说明并提出解决的方案建议 （1）工件的材质和表面粗糙度问题： 。通过实地的验证，激光扫描仪对于橡胶、有色金属、陶瓷材料都有很稳定的测量数据。 由于测量过程中螺旋桨毛坯料表面可能存在铁锈、油污以及铸造时留下的坑洼等一些可能会对激光扫描产生影响的因素，要求测量仪对这些影响因素要有很好的分辨力。基恩士激光扫描仪在对表面粗糙的工件进行测量时可选用宽光点进行扫描，长距离激光测头LK-G155的宽光束光点直径为φ120*1700um。超长距离激光测头LK-G505的宽光束光点直径为φ300*9500um，宽光点可以中和因粗糙物体的表面不规则性所产生的漫反射，防止数据波动。因此采用宽光点测量表面有铁锈、油污的螺旋桨，得到的测量结果也非常的稳定和精确，采用宽光束进行测量可以满足加工需求。 (2) 螺旋桨被测曲面的曲率问题 船用金属螺旋桨叶片是一种螺旋上升还带有扭曲的形状。 （3）激光测量仪量程问题——————（做两个试验，一个是用小量程做成带伸出臂的，一种用大量程的） 大型螺旋桨局部曲率较大，最低点和最高点的高度差将近1米，激光测量仪的量程必须能满足要求。 （4）测量精度问题 根据《国家船用金属螺旋桨技术条件》的要求，大、中型螺旋桨测量工具精度要求不超过0.5mm，小型螺旋桨不超过0.25mm。我们选用的激光测量仪为基恩士CCD激光位移传感器LK-G500，重复精度2um，绝对精度0.75mm，测量范围500—250/+500mm （5）信号接口传输问题： 测量仪的标准配置中包括USB在内有五种I/O接口，从通过PC使用USB收集数据到通过PLC使用二进制输出进行高速数字控制，这些I/O接口能够满足各种各样的使用需求。高速输出的频率可以达到50kHz 第二部分 激光测量复杂曲面形貌项目的背景、必要性、可行性 2.1项目研究背景 （一）研究背景和意义 大型复杂曲面工件，如大型船舶螺旋桨叶片、水轮机叶片等需要采用多轴数控加工。大型复杂曲面一般没有加工基准面，毛坯件重达几吨甚至几十吨，找正定位极为困难，且通常为单件或小批量生产，采用专用夹具成本过高。长期以来，加工现场通常采用三坐标测量仪测量，人工找正定位，其效率低下，精度难于保证。先进制造技术的两个发展方向――自动化和精密化，都与产品加工前的定位，加工过程、加工后的质量评估分不开的。当零件开始加工时，有大量的测量工作需要完成，其中包括加工前夹具和零件的装卡、找正，零件编程原点的测定，加工中零件的测量、工序间测量，以及加工后工件关键尺寸的测量与质量评估等。而目前，叶片类零件特别是大型螺旋桨加工，其测量工作大部分是由操作人员利用千分表、卡尺、螺距规、卡钳等手工进行；还有一部分测量工作，是由三坐标测量机来完成的。采用这种方法，测量范围有限，设备投入较大，辅助时间长并且存在二次装卡定位误差的问题。因此对于加工前的基准测定，加工过程中的测量及加工后零件关键质量尺寸信息的获取已成为大型复杂曲面数控加工迫切需要解决的问题。 由于欧美等发达国家对我国重型多轴数控机床引进的限制，我国多轴联动数控加工的应用水平要落后于西方发达国家。由华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心和武汉重型机床厂合作开发的七轴五联动车铣复合加工机床为国内首创，将填补我国重型车铣复合加工数控机床研制的空白，也代表了国内数控装备制造业的前沿水平，达到了20世纪90年代后期的国际先进水平。利用“七轴五联动数控机床＋专用软件＋测头”进行大型复杂曲面数控加工的在线测量与质量评估，其测量精度和测量效率会有较大的提高。 数控加工的在线测量与质量评估是将测量、加工和质量评估集成在一起，利用计算机、数控机床和测头实现加工前毛坯的自动测量（完成毛坯与理论模型的配准）和加工后工件的自动测量（完成工件质量评估）。在线测量可以使企业在增加少量成本的基础上提高现有设备的使用价值，也为数控设备的用户在开发新产品时提供非常经济、方便的条件。加工中进行在线测量精度较高，可有效减少人为测量误差和重新装卡误差。对于毛坯尺寸散差大的大型复杂曲面工件，对毛坯进行必要的测量，为加工程序提供当前毛坯的加工工艺参数，可提高加工效率、避免空切、过切现象，起到保护刀具的作用；在加工完后对工件在线测量并进行质量评估可以控制产品的加工质量和降低产品的报废率。 在科学技术飞速发展的今天，测量对一个国家的制造业发展起着十分重要的作用，如果没有先进的测量技术与测量手段，就很难设计、制造出性能优良的产品。本课题根据大型复杂曲面测量与质量评估的现状，以大型舰艇螺旋桨用重型七轴五联动车铣复合加工数控机床为背景，以大型螺旋桨为研究对象，在曾艳[1]、陈满意[2]对在线测量方面做的部分理论研究工作的基础上做了进一步深入的研究，开发出了大型复杂曲面在线测量与质量评估系统。 （二）大型复杂曲面测量技术的国内外研究概况 （大型螺旋桨叶片测量与质量评估现状） 2.2项目研究必要性 　　（一）满足大型螺旋桨加工制作要求 　　（二）提高机床厂加工质量效率 　　（三）打破国外精密测量制造的技术封锁 　　 2.3项目研究可行性 （一）激光扫描技术保障 （二）加工设备保障 （三）人力资源保障 （四）项目资金保障 （五）项目综合效益结论 （六）设计验证可行性的试验 本章小结：项目可行性综合评价 第三部分：激光测量螺旋桨表面尺寸的规划方案 　3.1加工项目产品工艺规划方案 　　（一）工艺设备选型 　　（二）工艺说明 （三）激光测量流程 3.2 本章小节 政策可行性 （在科学技术飞速发展的今天，测量对一个国家的制造业发展起着十分重要的作用，如果没有先进的测量技术与测量手段，就很难设计、制造出性能优良的产品。国家对数控机床加工技术非常的重视，投入了大量的人力物力，项目的研究得到了国家财政的大力支持）