大型配對型面數(shù)字化制造技術(shù)的研究.pdf

1、大型蜂窩共底構(gòu)件是液體運載火箭末級推進劑箱的一個關(guān)鍵部件,它是由蜂窩夾芯復(fù)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(zhì)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(nèi)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(shù)控加工方法,或傳統(tǒng)的按上底蒙皮內(nèi)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(yīng)運載火箭型號發(fā)展的需要,研

2、究新技術(shù)解決這一重大技術(shù)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(shù)據(jù)采集、數(shù)學(xué)分析處理、數(shù)控與數(shù)字化加工等技術(shù)的大型配對型面的加工方案,解決了大型不規(guī)則回轉(zhuǎn)型結(jié)構(gòu)件配對加工的技術(shù)難題.研究了蒙皮內(nèi)表面的數(shù)字化采集技術(shù),提出了采用三維掃描測頭進行大型不規(guī)則回轉(zhuǎn)面自動跟蹤測量的控制算法及密集數(shù)據(jù)采集方法;研究了蜂窩夾芯表面的數(shù)字化加工技術(shù),提出了以回轉(zhuǎn)軸為基準的隨動控制插補方法.以圓矢量函數(shù)和回轉(zhuǎn)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(shù)學(xué)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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(nèi)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(shè)計思想開發(fā)了基于PC的大型蜂窩共底構(gòu)件數(shù)控、數(shù)字化測量加工系統(tǒng).該控制系統(tǒng)的研