CN103591912A - 一种环形零件异型特征位置度的测量方法 - Google Patents

一种环形零件异型特征位置度的测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种环形零件异型特征位置度的测量方法，包括：步骤一，利用UG软件建立MBD检测模型，包括零件的三维模型和辅助定位特征；步骤二，通过测量软件,选取模型中被测特征点；步骤三，采用三坐标测量机对选取的特征元素进行测量；步骤四，利用算法实现理论特征点与实测特征点的最佳拟合，计算出实测异型槽坐标系原点；步骤五，计算理论坐标系原点与实际坐标系原点之间距离，该距离的二倍即为被测特征位置度。本发明的有益效果：实现模型数字化检测过程的基础，推动了发动机复杂结构件数字化设计、制造、检测一体化流程、也将提升关键检测技术与检测效率。对发动机运行质量稳定发挥了重要作用，提高了产品质量、和检测效率。

Description

一种环形零件异型特征位置度的测量方法
技术领域
本发明属于航空发动机领域，具体为一种环形零件异型特征位置度的测量方法。
背景技术
环形零件(如图1)为发动机中常见结构件，零件主要包括薄壁框、肋、各种复杂型腔，与一般结构件相比零件结构复杂，包含了大量自由曲面，相交特征和特殊加工区域，导致此类零件特征无法直接测量与位置度参数评价。只能靠传统的手工测量方式测量，将位置度参数分解成上下偏移与均布两项参数分别评价，之后再综合判定测量结果是否合格。但在综合判定测量结果时容易将零件误判，所以此种测量方法不能真实反映零件位置度实际情况。
发明内容
针对当前零件结构特点并结合国外对此类零件的检测技术，本发明提出了基于MBD和特征拟合计算的测量方法。该方法以环形件MBD模型为唯一依据，进行非几何特征点的提取，并以此为基础进行异型槽坐标系圆点自动计算，拟合后进行异型特征位置度计算。MBD模型中非几何特征的提取设计解决了异型特征位置度的测量问题，避免了人工计算数据异意义性、小完整性，提高了检测自动化程度，检测质量与效率。
MBD为基于模型定义(Model Based Definition，MBD)技术，是将产品的所有相关设计定义、工艺描述、属性和管理等信息都附着在产品三维模型中的先进的数字化定义方法。
本发明的发明目的是：解决异型特征位置度参数测量不准确的问题，应用MBD模型定义技术与非几何特征信息提取技术，通过迭代算法程序实现自动计算位置度测量参数。具体技术方案：
一种环形零件异型特征位置度的测量方法，包括如下步骤：
步骤一，利用UG软件建立MBD检测模型，包括零件的三维模型和辅助定位特征；
步骤二，通过测量软件,选取模型中被测特征点;
所述被测特征点包括3组，第一组为找平特征点，第二组为旋转特征点，第三组为坐标系原点；
步骤三，测量特征点时，对选取的特征元素进行测量；当点特征用作为特征组的一部分时，如果当采点位置距离标称位置太远时，应重新测量；给定点目标半径值，根据零件的实际情况，特征点曲率变化较大时应将该值减小；
步骤四，利用算法实现理论特征点与实测特征点的最佳拟合，计算出实测异型槽坐标系原点；
通过第一组找平特征点和第二组旋转特征点，利用优化算法程序实现特征点的自动迭代，通过理论特征点与实际特征点进行迭代计算异型槽坐标系原点；第一组找平特征点数大于三点，每个点元素法矢量平行；第二组旋转特征点数量大于或等于2个；
步骤五，计算理论坐标系原点与实际坐标系原点之间距离，将两点间距离的二倍作为型槽位置度偏差。
本发明的有益效果：
在测量软件平台基础上开发了基于MBD和非几何特征的检测系统。该方法也是实现模型数字化检测过程的基础，推动了发动机复杂结构件数字化设计、制造、检测一体化流程、也将提升关键检测技术与检测效率。按照年检测同类零件50件各种规格的同类零件进行计算，每件测量费用近500元，年创造效益近25000元，更重要的是通过此种方法实现了异型特征的测量，对发动机运行质量稳定发挥了重要作用，提高了产品质量、和检测效率。
附图说明
图1为本发明的实施例零件图；
图2为本发明的实施例零件照片；
图3为特征点分布图;
图4为特征点拟合原理图；
图5为测量特征点分布图；
图中，1找平特征点，2为旋转特征点，3为第三组坐标系原点；A为第一组找平特征点，B为第二组旋转特征点。
具体实施方式
下面结合附图具体说明本发明，本实施例加工的零件如图1、图2所示，为环形零件，是发动机中常见结构件，零件主要包括薄壁框、肋、各种复杂型腔，与一般结构件相比零件结构复杂，包含了大量自由曲面，相交特征和特殊加工区域，导致此类零件特征无法直接测量与位置度参数评价。测量方法包括如下步骤：
步骤一，利用UG软件建立MBD检测模型，包括零件的三维模型和辅助定位特征；
步骤二，通过测量软件,选取模型中被测特征点;测量软件可采用三坐标测量机自带软件；
如图3、图4、图5所示，所述被测特征点包括3组，第一组为找平特征点，本实施例取6个，第二组为旋转特征点，本实施例取2个，第三组为坐标系原点；
步骤三，测量特征点时，以三坐标测量机为测量设备对选取的特征元素进行测量；当点特征用作为特征组的一部分时，如果当采点位置距离标称位置太远时，应重新测量；要给定点目标半径值，根据零件的实际情况，一般特征点曲率变化较大时应将该值减小；本实施例目标半径公差设置在0.5mm。
步骤四，算法实现理论特征点与实测特征点的最佳拟合，计算出实测异型槽坐标系原点；
利用三坐标测量机软件自带程序，通过第一组找平特征点和第二组旋转特征点，利用优化算法程序实现特征点的自动迭代，通过理论特征点与实际特征点进行迭代计算异型槽坐标系原点；第一组特征点数大于三点，每个点元素法矢量平行；第二组旋转特征点数量大于或等于2个；
步骤五，利用三坐标测量机软件自带程序，计算理论坐标系原点与实际坐标系原点之间空间距离，将两点间距离的二倍作为型槽位置度偏差。
实测型槽坐标系原点是利用理论特征点拟合获得的，因此无论被测零件是否留有余量或加工中被测型槽超差，这都不会影响到被测特征的测量位置。拟合过程是理论特征向实测特征逼近的过程，迭代的目标是对应点的距离平方和最小，逼近后的坐标系圆点就是实测型槽(见图4)。原点a为理论坐标系，原点b通过理论特征点计算得到实测坐标系。
三坐标测量机可采用市售产品，如青岛麦科公司的view系列产品。

Claims (1)

1.一种环形零件异型特征位置度的测量方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一，利用UG软件建立MBD检测模型，包括零件的三维模型和辅助定位特征；
步骤二，通过测量软件,选取模型中被测特征点;
所述被测特征点包括3组，第一组为找平特征点，第二组为旋转特征点，第三组为坐标系原点；
步骤三，测量特征点时，对选取的特征元素进行测量；当点特征用作为特征组的一部分时，如果当采点位置距离标称位置太远时，应重新测量；给定点目标半径值，根据零件的实际情况，特征点曲率变化较大时应将该值减小；
步骤四，利用算法实现理论特征点与实测特征点的最佳拟合，计算出实测异型槽坐标系原点；
通过第一组找平特征点和第二组旋转特征点，利用优化算法程序实现特征点的自动迭代，通过理论特征点与实际特征点进行迭代计算异型槽坐标系原点；第一组找平特征点数大于三点，每个点元素法矢量平行；第二组旋转特征点数量大于或等于2个；
步骤五，计算理论坐标系原点与实际坐标系原点之间距离，将两点间距离的二倍作为型槽位置度偏差。
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