基于造型原理的螺旋曲面测量参数研究与虚拟检测平台构建

论文摘要

数字化制造技术的出现极大的促进了制造业的发展，高精度机电产品层出不穷，对高精度产品的检测精度要求越来越高。当前，虚拟制造技术研究较为深入，特别是数控仿真加工方面取得了显著成果，对虚拟制造的后续过程，即虚拟检测方面提出了迫切的要求。螺旋曲面是一类复杂曲面，在石油化工、船舶工业、航空航天等各领域均有广泛的应用，针对螺旋曲面的虚拟检测具有重要的意义。本文针对螺旋曲面的检测过程进行研究，分析影响螺旋曲面加工精度的误差源，并在此基础上构建螺旋曲面虚拟检测平台，以期达到预测螺旋曲面的加工质量，提高加工效率的目的。螺旋曲面特征参数确定研究。从螺旋曲面的成形原理出发，将螺旋曲面产品的测量转化为对螺旋曲面上端截面外轮廓线、齿廓线及螺旋线参数的测量。从接触式和非接触式测量两个方面分析螺旋曲面的测量原理和测量过程。针对端截面外轮廓线、齿廓线及螺旋线的形状特征，提出特征参数的误差评定方法，给出具体的误差计算公式螺旋曲面虚拟检测平台构建研究。研究螺旋曲面虚拟检测平台的总体结构设计，提出一种简易的虚拟检测方法,运用模块化的设计思想将检测平台各部分功能进行科学划分，分别界定和明确各子模块的具体功能。研究机械加工误差源，建立工艺系统误差和加工工艺过程误差与工件加工精度之间的数学关系模型，并运用随机加权法建立螺旋曲面被测质量特征与误差源间的数学关系模型。螺旋曲面虚拟检测特征参数算法与实现技术研究。研究螺旋曲面产品的形状特征，提出并推导基于端面截形的螺旋曲面造型的数学模型及适合于回转体类模型造型的“旋转叠加法”，并运用该方法实现圆柱螺旋曲面和圆锥螺旋曲面三维模型的参数化建模。在虚拟检测过程中，根据被测质量特征与误差源间的数学关系模型，向被测量中添加离散的误差数据，根据误差评定方法，对包含误差的数据点信息进行数据处理，得到被测质量特征的误差值，实现螺旋曲面的虚拟检测。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 螺旋曲面及其产品概述
• 1.2 国内外研究概况及发展趋势
• 1.2.1 螺旋曲面测量国内外研究概况
• 1.2.2 虚拟检测技术国内外研究概况
• 1.3 课题来源、目的和主要研究内容
• 1.3.1 课题来源
• 1.3.2 课题目的
• 1.3.3 课题主要研究内容
• 第2章 螺旋曲面测量的理论基础与误差评定方法研究
• 2.1 螺旋曲面的一般表达式分析
• 2.2 螺旋曲面的测量对象与方法研究
• 2.2.1 螺旋曲面的测量对象
• 2.2.2 螺旋曲面接触式测量方法研究
• 2.2.3 螺旋曲面非接触式测量方法研究
• 2.3 螺旋曲面测量结果的误差评定
• 2.3.1 平均几何半径的误差评定
• 2.3.2 齿廓线的误差评定
• 2.3.3 螺旋线的误差评定
• 2.4 本章小结
• 第3章 虚拟检测平台总体结构设计与误差源分析
• 3.1 检测平台的设计思想与结构布局
• 3.1.1 检测平台的设计思想
• 3.1.2 检测平台的总体结构布局
• 3.2 检测平台的结构划分及功能分析
• 3.2.1 检测平台的结构划分
• 3.2.2 各部分的功能分析
• 3.3 加工误差源分析与误差建模
• 3.4 本章小结
• 第4章 螺旋曲面的三维仿真模型构建
• 4.1 建模环境分析
• 4.1.1 建模环境的基本要求
• 4.1.2 OpenGL 特点及功能分析
• 4.2 螺旋曲面的三维模型构建方法研究
• 4.2.1 螺旋曲面建模的特征分析
• 4.2.2 螺旋曲面参数化建模思想的提出
• 4.3 OPENGL 环境下螺旋曲面三维造型的实现
• 4.3.1 圆柱螺旋曲面造型
• 4.3.2 圆锥螺旋曲面造型
• 4.3.3 旋转叠加法的通用性分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 虚拟检测平台构建与应用
• 5.1 开发环境分析
• 5.1.1 MFC 的特点与功能分析
• 5.1.2 基于 MFC 应用程序框架创建
• 5.2 虚拟检测平台的软件开发
• 5.2.1 虚拟检测平台的界面设计
• 5.2.2 MFC 环境下螺旋曲面参数化造型的实现
• 5.2.3 误差虚拟检测过程实现
• 5.2.4 虚拟测针的设计
• 5.3 虚拟检测平台使用流程与应用实例
• 5.3.1 平台使用流程
• 5.3.2 应用实例
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果