大型配對型面數字化制造技術的研究.pdf

1、大型蜂窩共底構件是液體運載火箭末級推進劑箱的一個關鍵部件,它是由蜂窩夾芯復合材料和上、下薄鋁合金蒙皮粘接固化而成的.為了保證蒙皮與蜂窩夾芯的高質量粘接,要求粘接固化前蒙皮與蜂窩夾芯表面的配合間隙小于0.2mm.由于上、下底蒙皮焊接成型過程中的變形使其內表面形狀相對于理論橢球面具有較大的誤差,采用常規(guī)的橢球面數控加工方法,或傳統(tǒng)的按上底蒙皮內表面手工打磨、研合修配方法加工蜂窩夾芯表面無法保證配合精度要求.為了適應運載火箭型號發(fā)展的需要,研

2、究新技術解決這一重大技術難題,已是實際急需的課題.該文獨創(chuàng)性地提出了綜合運用曲面自動跟蹤測量、離散數據采集、數學分析處理、數控與數字化加工等技術的大型配對型面的加工方案,解決了大型不規(guī)則回轉型結構件配對加工的技術難題.研究了蒙皮內表面的數字化采集技術,提出了采用三維掃描測頭進行大型不規(guī)則回轉面自動跟蹤測量的控制算法及密集數據采集方法;研究了蜂窩夾芯表面的數字化加工技術,提出了以回轉軸為基準的隨動控制插補方法.以圓矢量函數和回轉運動群為工

3、具討論了曲面的誤差變換,利用理論橢球面的誤差曲面建立了實測曲面的數學模型,通過求解理論衄面的法線實現(xiàn)了實測曲面的等距計算和陰陽面數據轉換.利用鞍點規(guī)劃方法優(yōu)化理論橢球面的位置,使實測曲面相對理論橢球面的最大法向誤差達到最小,減少或消除了蒙皮內表面測量時由于定位的偏心或歪斜引起的系統(tǒng)誤差,使誤差均化,防止了配對加工蜂窩夾芯表面時少切或過切現(xiàn)象的發(fā)生.運用模塊化設計思想開發(fā)了基于PC的大型蜂窩共底構件數控、數字化測量加工系統(tǒng).該控制系統(tǒng)的研