機(jī)械設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

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1、沙洲職業(yè)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文（綜合實(shí)踐報(bào)告） 第1章 課題來(lái)源 1.1 企業(yè)基本狀況 張家港冠聯(lián)科技有限公司成立于2007年6月18日,是一家專業(yè)冶金設(shè)備工程、生產(chǎn)購(gòu)銷公司，目前是鞍鋼重型機(jī)械有限責(zé)任公司西部機(jī)械廠的特約代理商,主要經(jīng)營(yíng)范圍有: 冶金機(jī)械備件的加工制造、機(jī)械備件的再生修復(fù)、表面強(qiáng)化和熱處理. 鞍鋼重型機(jī)械有限責(zé)任公司西部機(jī)械廠設(shè)備先進(jìn),質(zhì)量、工藝上乘,在同行業(yè)中率先通過ISO9002質(zhì)量體系認(rèn)證.主要產(chǎn)品有:從帶寬500到4300各類軋機(jī)用軸承箱, 各類走行輪、抱閘輪、連鑄輥、爐底輥等各類輪類、輥類產(chǎn)品，修復(fù)產(chǎn)品包括不同規(guī)格的連鑄輥、輥道輥和大型軋輥的修復(fù)、超音速

2、噴涂、碳化鎢浸潤(rùn)高爐鐘、斗和各種閥體、傘錐、布料溜槽的修復(fù).產(chǎn)品已經(jīng)銷往鞍鋼、寶鋼、唐鋼、凌鋼、撫鋼、本鋼、太鋼、濟(jì)鋼、日本前川株式會(huì)社等國(guó)內(nèi)外市場(chǎng). 張家港冠聯(lián)科技有限公司憑籍鞍鋼重型機(jī)械有限責(zé)任公司西部機(jī)械廠的技術(shù)、生產(chǎn)和售后服務(wù)支撐，以“最大限度滿足客戶”為己任，秉著“信譽(yù)至上，誠(chéng)信為本，服務(wù)為源，追求卓越”的立業(yè)理念，堅(jiān)持公開平等，互惠互利，雙贏發(fā)展的原則，竭誠(chéng)為本地區(qū)各大冶金企業(yè)共筑成功合作平臺(tái)，并真誠(chéng)希望與各界人士攜手合作，共創(chuàng)美好未來(lái)。 圖1-1 公司外景 1.2 企業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)品 我公司現(xiàn)主要承接國(guó)內(nèi)外大型軋鋼廠零備件的生產(chǎn)加工，目前為西門子奧鋼聯(lián)，意大利達(dá)涅利，

3、沙鋼集團(tuán)，鞍鋼集團(tuán)等大型企業(yè)大量提供軋鋼機(jī)的零備件。以下是部分產(chǎn)品圖片： 圖1-3 軸 圖1-2 VAI軸承座 圖1-5 DCS軸承座 圖1-4 墊圈 圖1-7 小軸承 圖1-6 軸承座聯(lián)接螺桿 1.3 公司加工設(shè)備及檢驗(yàn)設(shè)備 1、加工設(shè)備 表1-1 加工設(shè)備清單 設(shè)備名稱 數(shù) 量 型 號(hào) 規(guī) 格 臥式加工中心 1 KIA KH50G/63G 500*500 龍門加工中心 1 HTM-3225G 2M*3.35M 立式車床 1 STV125*10/5-NC 1.2M 數(shù)控坐標(biāo)鏜床 1 TK4163H 立式

4、銑床 2 X53K 平面磨床 1 M7130H 1M 萬(wàn)能外圓磨床 1 ME1432B 普通車床 15 C6132A/1750 電焊機(jī) 2 BX1-300 數(shù)控車床 5 CAK6150DJ/890 FRANC-Oi-mate系統(tǒng) 數(shù)控車床 5 FTC-20 移動(dòng)式萬(wàn)向搖鉆 2 ZW3725 砂輪機(jī) 4 平面磨床 1 M7120A 萬(wàn)能銑床 1 X6132A 牛頭刨床 3 B665 24 鋸床 1 2、檢驗(yàn)設(shè)備 表1-2 檢測(cè)設(shè)備清單 設(shè)備名稱 數(shù) 量 型

5、 號(hào) 規(guī) 格 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) 1 Global status 500*600 步洛維硬度機(jī) 1 HD-187.5 方箱 1 200*200 光潔度樣板 1 D3-D12 7組 平板 1 P1210 750*1000 深度千分尺 1 0-100 內(nèi)徑量表 各3套 10-18/18-35/35-50/50-160/160-250 三點(diǎn)式內(nèi)徑千分尺 1套 20-50 外徑千分尺 各4套 0-300 （每25mm分段） 外徑千分尺 各2套 300-800 （每1000mm分段） 游標(biāo)卡尺 20

6、 0-200 游標(biāo)卡尺 10 0-300 游標(biāo)卡尺 1 0-600 游標(biāo)卡尺 1 0-1000 游標(biāo)卡尺 1 0-1500 公法線千分尺 1 75-100 深度尺 10 0-200 高度尺（帶表頭） 3 0-300 兩點(diǎn)式內(nèi)測(cè)千分尺 3 0-25 兩點(diǎn)式內(nèi)測(cè)千分尺 3 25-50 兩點(diǎn)式內(nèi)測(cè)千分尺 3 75-100 1.4 本課題研究的意義 1、壓力釋放盤 壓力釋放盤用于壓力釋放閥設(shè)備（部件）中，該零件用于壓力釋放閥與變壓器的聯(lián)結(jié)，是將壓力從變壓器傳至壓力釋放閥的重要零件。壓力釋放

7、閥是用來(lái)保護(hù)油箱和容器變型或爆裂的裝置。安裝壓力釋放閥，就是在油箱壓力升高到釋放閥開啟壓力時(shí)，釋放閥在2mS內(nèi)迅速開啟，使油箱的壓力很快降低，比之安全氣道又動(dòng)作可靠、精確等優(yōu)點(diǎn)。 2、壓力釋放盤結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 壓力釋放盤為一軸向切去部分壁面且其內(nèi)周面與限位環(huán)外周面相適配的弧拱式罩子，設(shè)置在該罩子上端的頂蓋和具有開口的環(huán)式卡座，所述卡座固定安裝在罩子下部的內(nèi)壁上，并且在防水罩安裝到壓力釋放閥上時(shí)，所述卡座卡合在壓力釋放閥的六角螺母與限位環(huán)之間的圓周壁上。 3、壓力釋放盤的逆向反求的意義 通過對(duì)本課題的研究，能夠掌握三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行點(diǎn)陳的測(cè)量，關(guān)應(yīng)用機(jī)關(guān)軟件進(jìn)行處理，反求出實(shí)物的三維模型；通過C

8、AM軟件進(jìn)行處理生成后處理程序，并進(jìn)行數(shù)控加工出實(shí)物，然后進(jìn)行測(cè)量，得出反求結(jié)論，為以后的工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 第2章 逆向工程的介紹 2.1 逆向工程 人類社會(huì)發(fā)展至今，已經(jīng)歷了幾千年研究和探索，在各方面都積累豐厚的知識(shí)財(cái)富和科技成果，它是產(chǎn)品開發(fā)的基礎(chǔ)，是人類的寶貴財(cái)富。但由于歷史的局限，在沒有計(jì)算機(jī)的時(shí)代，大多數(shù)遺產(chǎn)都是用模擬的方式記錄的，在當(dāng)今數(shù)字化時(shí)代，要快捷地利用這些知識(shí)和成果，實(shí)屬不便。這就要求把大量的模擬信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的原型，以供以后產(chǎn)品開發(fā)所用。在機(jī)械產(chǎn)品方面，我們可以利用逆向工程的思想，用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)來(lái)快速

9、地完成轉(zhuǎn)換。 逆向工程主要是研究他人的系統(tǒng)或產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)其規(guī)律，以復(fù)制并超越現(xiàn)有產(chǎn)品或系統(tǒng)的過程。逆向工程不僅僅是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的模仿，更是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的改造，是一種超越。它所涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括：三維實(shí)體幾何形狀數(shù)據(jù)采集、規(guī)則或大量離散數(shù)據(jù)處理、三維實(shí)體模型重建、產(chǎn)品加工等。 例如：鼠標(biāo)的逆向反求（如圖十一） 三維造 型軟件 圖2-1 鼠標(biāo)的逆向反求 由點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為曲面，進(jìn)行修飾，再轉(zhuǎn)換為2維圖紙進(jìn)行實(shí)際加工，通過CNC編程，自動(dòng)形成加工路徑，選擇好刀具及切削用量即可。 2.2 逆向工程所需設(shè)備 逆向工程即仿制樣品，那就要有相應(yīng)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集是逆向

10、工程的起點(diǎn)，是逆向工程的基本活動(dòng)。眾所周知，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)是一種隨著計(jì)算機(jī)、機(jī)床業(yè)的飛速發(fā)展而產(chǎn)生的高效高精度的測(cè)量?jī)x器。它利用坐標(biāo)測(cè)量的原理在計(jì)算機(jī)軟件的控制和驅(qū)動(dòng)下，完成對(duì)工件特征的采集。它還采用了先進(jìn)傳感技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件控制和處理技術(shù)，這使得三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)具有很高的數(shù)據(jù)采集和處理效率；它以精密的機(jī)械主體為基礎(chǔ)，采用軟件控制和補(bǔ)償技術(shù)，再配以高精度的位置傳感器，可實(shí)現(xiàn)很高的精度。基于上述三坐標(biāo)的特性，它是逆向工程理想的數(shù)據(jù)采集器。 GLOBAL STATUS 活動(dòng)橋式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī) GLOBAL STATUS 活動(dòng)橋式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)由PCDMIS接觸式測(cè)量系統(tǒng)控制箱、操縱

11、盒、氣源等部分組成。接觸式測(cè)量的行程為700700660mm；測(cè)量精度： TP20測(cè)頭的測(cè)量精度可達(dá)2.5+4L/1000um（L為測(cè)量長(zhǎng)度，單位為米）；被測(cè)工件最大重量可達(dá)250kg；HAWK非接觸測(cè)量最大掃描速度為100mm/s，采點(diǎn)速度為40點(diǎn)/s，掃描景深5mm，測(cè)頭焦距50mm，重復(fù)性2um。 PC-DMIS通用測(cè)量軟件 PC-DMIS是功能強(qiáng)大的CAD功能的通用測(cè)量軟件，為幾何量測(cè)量的需要提供了完美的解決方案。從簡(jiǎn)單的箱體類工件一直到復(fù)雜的輪廓和曲面，PC-DMIS軟件使測(cè)量過程始終以高速、高效率和高精度進(jìn)行。 PC-DMIS功能介紹：①幾何量及形位誤差測(cè)量與評(píng)價(jià)；②智能測(cè)量

12、，該軟件能自動(dòng)識(shí)別測(cè)量特征，減少人機(jī)交互操作；③通過標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議（如IGES、DXF、DES、VDA-FS、ASCII等），與CAD系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙向連接；④可對(duì)輪廓類，薄壁類等特殊工件進(jìn)行測(cè)量與分析；⑤可直接讀入理論數(shù)模，不需中間轉(zhuǎn)換，不損失精度；⑥可輸出強(qiáng)大文字，圖形分析報(bào)告；⑦多視圖顯示功能；⑧用不同的顏色顯示誤差曲線的分布；⑨脫機(jī)編程，節(jié)省測(cè)量時(shí)間；⑩仿真運(yùn)行，保證編制程序的正確性，避免碰撞，減少損失。[1] 2.3 逆向工程過程中需要注意的事項(xiàng) 1、 溫度對(duì)測(cè)量的影響 測(cè)量機(jī)是計(jì)量檢測(cè)儀器，它的正常工作溫度應(yīng)該是 20℃2℃。測(cè)量機(jī)的長(zhǎng)度基準(zhǔn)-光柵是按照20℃修正的，測(cè)量機(jī)也是在這

13、個(gè)溫度情況下裝配調(diào)試的，當(dāng)溫度偏離太大時(shí)會(huì)對(duì)測(cè)量精度造成很大影響。 2、壓力對(duì)測(cè)量機(jī)的影響 在正常工作壓力的前提下，氣浮塊的浮起間隙約6~10μm，空氣壓力的波動(dòng)會(huì)使氣浮塊的氣浮間隙變化，影響測(cè)量重復(fù)性。氣壓嚴(yán)重不足時(shí)，會(huì)使氣浮塊不能充分浮起造成與導(dǎo)軌摩擦，輕者影響測(cè)量機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和測(cè)量精度，重者會(huì)磨損導(dǎo)軌和氣浮塊,嚴(yán)重?fù)p壞測(cè)量機(jī)。Z 軸采用氣動(dòng)平衡的測(cè)量機(jī)在氣壓嚴(yán)重不足的情況下會(huì)造成Z 軸失衡下落的情況，非常危險(xiǎn)。所以要盡量保證測(cè)量機(jī)工作壓力的穩(wěn)定。1.要選擇合適的空壓機(jī)，最好另有儲(chǔ)氣罐，使空壓機(jī)工作壽命長(zhǎng)，壓力穩(wěn)定。2.空壓機(jī)的啟動(dòng)壓力一定要大于工作壓力。3.開機(jī)時(shí)，要先打開空壓機(jī)，然后

14、接通電源。 3、 油和水對(duì)測(cè)量機(jī)的影響 由于空壓機(jī)對(duì)空氣壓縮的同時(shí)會(huì)把空氣中的水分子和油分子壓縮成水和油，而且空壓機(jī)本身工作時(shí)也需要有潤(rùn)滑油對(duì)其機(jī)構(gòu)進(jìn)行潤(rùn)滑，也使得有一部分潤(rùn)滑油進(jìn)入壓縮空氣。進(jìn)入壓縮空氣的水和油會(huì)隨著壓縮空氣進(jìn)入到平衡氣缸和氣浮塊。在測(cè)量機(jī)工作時(shí)水和油附著在導(dǎo)軌上，使導(dǎo)軌的直線度改變。當(dāng)測(cè)量機(jī)不工作時(shí)管道中的油滴可能堵塞氣浮塊的氣孔，使氣浮塊不能正常浮起，造成氣浮塊與導(dǎo)軌的摩擦，損壞測(cè)量機(jī)并使氣管老化。管道中的水還會(huì)腐蝕氣浮塊和平衡氣缸。 雖然測(cè)量機(jī)配置有油水分離器或前置過濾器，但是如果進(jìn)入管道的水和油太多，過濾器就會(huì)因飽和而無(wú)法過濾，使水和油能夠進(jìn)入測(cè)量機(jī)。為此必須采

15、取前置過濾的方法，盡量爭(zhēng)取在水和油進(jìn)入測(cè)量機(jī)之前過濾掉。 4、 影響旋轉(zhuǎn)測(cè)座精度的因素 旋轉(zhuǎn)測(cè)座在校正多測(cè)頭位置后，應(yīng)該對(duì)多測(cè)頭位置校正的準(zhǔn)確性進(jìn)行復(fù)核。方法是用校正后的測(cè)頭位置測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)球，觀察這些測(cè)頭位置所測(cè)量的球心坐標(biāo)的偏差。如果偏差在重復(fù)性指標(biāo)內(nèi)，其測(cè)頭校驗(yàn)的結(jié)果是正確的，否則需要重新校驗(yàn)。 一般情況下，如果出現(xiàn)不同測(cè)頭位置測(cè)出的標(biāo)準(zhǔn)球球心坐標(biāo)偏差大的情況，要仔細(xì)檢查測(cè)座、測(cè)頭、測(cè)桿（測(cè)尖）、標(biāo)準(zhǔn)球的固定情況。 5、 補(bǔ)償文件的正確性 補(bǔ)償文件是使用雙頻激光干涉儀檢測(cè)測(cè)量機(jī)位置度、直線度和角度誤差后生成的補(bǔ)償文件。測(cè)量軟件是根據(jù)它來(lái)進(jìn)行誤差補(bǔ)償?shù)?。往往有些操作員在安裝測(cè)量機(jī)軟件

16、時(shí)忘記安裝補(bǔ)償文件或?qū)浞菸募G失而造成測(cè)量機(jī)精度差和重新校驗(yàn)機(jī)器精度。所以操作員要保管好備份文件并且知道如何安裝補(bǔ)償文件。 6、測(cè)頭校正的正確性、準(zhǔn)確性 測(cè)頭校正的目的是要校正出測(cè)桿（測(cè)尖）的紅寶石球的直徑，進(jìn)行測(cè)量點(diǎn)測(cè)頭修正，并得出不同測(cè)頭位置的位置關(guān)系。在測(cè)頭校正時(shí)產(chǎn)生的誤差將全部加入到測(cè)量中去。所以在這個(gè)環(huán)節(jié)中要保證正確和準(zhǔn)確。要注意以下幾點(diǎn)： 1) 保持標(biāo)準(zhǔn)球和測(cè)桿的清潔。 2) 保證測(cè)座、測(cè)頭、測(cè)桿、標(biāo)準(zhǔn)球固定牢靠。 3) 輸入正確的測(cè)桿長(zhǎng)度和標(biāo)準(zhǔn)球直徑。 4) 根據(jù)形狀誤差和校正出的寶石球直徑及重復(fù)性判斷校正的準(zhǔn)確性（加長(zhǎng)桿長(zhǎng) 度不同校正后的寶石球直徑會(huì)不同）。

17、5) 要使用不同測(cè)頭位置時(shí)，在校正完所有測(cè)頭位置后，要通過測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)球球心 點(diǎn)坐標(biāo)的方法檢查校驗(yàn)精度。 測(cè)頭校驗(yàn)后保存的測(cè)頭文件，在測(cè)頭、測(cè)桿沒有動(dòng)的前提下可以調(diào)出使用。但測(cè)量精度比較高的情況下，建議重新校正測(cè)頭。[1] 7、手動(dòng)測(cè)量存在的問題 1）、測(cè)量機(jī)在測(cè)量點(diǎn)的時(shí)候，通過測(cè)量機(jī)光柵記錄的點(diǎn)坐標(biāo)是測(cè)針寶石球中心的坐標(biāo)，而我們需要測(cè)量的點(diǎn)坐標(biāo)是寶石球與工件接觸點(diǎn)的坐標(biāo)，這兩者相差一個(gè)寶石球的半徑，由前者經(jīng)計(jì)算得到后者的過程，我們稱之為測(cè)頭半徑修正（或測(cè)頭補(bǔ)償），是由測(cè)量機(jī)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 2）、測(cè)量機(jī)軟件進(jìn)行測(cè)頭半徑修正的一個(gè)必要條件是要知道被測(cè)點(diǎn)的法向方向，在CNC 測(cè)量（即自動(dòng)測(cè)量

18、）時(shí)，其法向方向是由程序給出的；而手動(dòng)測(cè)量時(shí)只能根據(jù)測(cè)量的觸測(cè)方向或后退方向，來(lái)判斷其法向方向來(lái)進(jìn)行測(cè)頭半徑修正。 3）、在沿軸向方向測(cè)量點(diǎn)時(shí)，操縱桿比較容易掌握，法向方向比較容易判斷而且比較準(zhǔn)確；但是與軸向有一定角度尤其是空間點(diǎn)的測(cè)量時(shí)，由于操縱桿操作的協(xié)調(diào)性問題使測(cè)量和后退的方向不能完全是法向方向。因此當(dāng)方向差的比較多時(shí)就會(huì)出現(xiàn)測(cè)頭半徑補(bǔ)償方向錯(cuò)誤的情況，即出現(xiàn)極大誤差。所以手動(dòng)測(cè)量時(shí)，盡量沿被測(cè)點(diǎn)的法向方向觸測(cè)和后退。手動(dòng)測(cè)量時(shí)測(cè)量機(jī)軟件可以自動(dòng)生成自學(xué)習(xí)程序，手動(dòng)測(cè)量后可以用自學(xué)習(xí)程序自動(dòng)測(cè)量一遍，可以得到更為準(zhǔn)確的結(jié)果。 4）、所有測(cè)量軟件中對(duì)于測(cè)量點(diǎn)的測(cè)頭半徑修正都是沿機(jī)器或零

19、件坐標(biāo)系的軸向方向進(jìn)行的，其原因就是因?yàn)辄c(diǎn)的方向矢量無(wú)法準(zhǔn)確確定。測(cè)量復(fù)雜零件一定要建立零件坐標(biāo)系，對(duì)于沒有沿坐標(biāo)軸向測(cè)量的測(cè)量點(diǎn)可以轉(zhuǎn)化為測(cè)量面或線。 8、坐標(biāo)系的相關(guān)問題 1）、在建立零件坐標(biāo)系時(shí)，首先是確定工作平面，即找正，工作平面是Z軸， X、Y軸投影在工作平面上，建立一個(gè)三基面的坐標(biāo)系。X、Y零點(diǎn)可以是面與面的交點(diǎn)，這要看實(shí)際情況而定。 2）、回轉(zhuǎn)體零件建立坐標(biāo)系時(shí)，可以使用基準(zhǔn)軸線來(lái)找正第一適量方向。但是否是建立公共軸線，除非圖紙有明確標(biāo)注，否則要很慎重。如何建立基準(zhǔn)軸線，無(wú)論使用三坐標(biāo)還是圓度儀都是非常重要的?；剞D(zhuǎn)體零件建立坐標(biāo)系時(shí)，可以不要采用3－2－1建立坐標(biāo)系的方法，

20、可以采用圓柱軸線、上平面等建立第一軸，利用點(diǎn)元素建立零點(diǎn)就行了。其余兩軸利用機(jī)器坐標(biāo)軸。坐標(biāo)系的第一軸為了能夠與第二軸垂直，一般采用平面，因?yàn)槠矫娴姆ㄏ蚴噶颗c平面肯定是垂直的。如果第一軸采用圓柱軸線定義，則同時(shí)確定了與其相垂直的坐標(biāo)平面。建立（找正）第一軸必須用平面或軸線。 3）、在建坐標(biāo)系找正時(shí)，基準(zhǔn)面的平面度不好，會(huì)對(duì)以后的評(píng)價(jià)產(chǎn)生影響。所以在對(duì)基準(zhǔn)元素進(jìn)行測(cè)量時(shí)應(yīng)該充分考慮其準(zhǔn)確性，對(duì)基準(zhǔn)面而言，可以在面上多采點(diǎn)，這樣就會(huì)使理論基準(zhǔn)與實(shí)際基準(zhǔn)最大限度地相吻合，從而減少了因基準(zhǔn)面平面度不好而帶來(lái)的評(píng)價(jià)誤差。 9、掃描的相關(guān)問題 1）、測(cè)頭補(bǔ)償 目前，在PCDMIS當(dāng)中，曲線的補(bǔ)償是

21、采用二維平面補(bǔ)償法，即掃描曲線的測(cè)頭半徑補(bǔ)償只能在某個(gè)平面內(nèi)進(jìn)行；該平面即是掃描對(duì)話框中，起始矢量—剖面矢量控制；在使用曲線掃描時(shí)，必須注意該掃描的剖面的設(shè)置是否正確。 圖2-3 掃描說(shuō)明 圖2-2 曲面采點(diǎn) 對(duì)于曲面掃描，PCDMIS采用類似多次樣條的計(jì)算模型來(lái)計(jì)算每個(gè)掃描點(diǎn)的矢量補(bǔ)償方向，因此，曲面掃描中每個(gè)點(diǎn)的補(bǔ)償方向是根據(jù)相鄰的點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算出來(lái)的；因此，在使用曲面掃描時(shí)，行數(shù)必須大于3行，才能保證測(cè)頭補(bǔ)償矢量的正確性；PCDMIS也同時(shí)設(shè)置了取消測(cè)頭補(bǔ)償?shù)倪x項(xiàng)，需要時(shí)，可以取消測(cè)頭補(bǔ)償，只輸出測(cè)頭球心坐標(biāo)值，然后利用造型軟件中的類似

22、偏置的功能進(jìn)行測(cè)頭的再補(bǔ)償。[1] 1 4 3 2 2)、曲面的分區(qū)及邊界 點(diǎn)1為起始點(diǎn)；點(diǎn)2為方向點(diǎn)；點(diǎn)3為第一條掃描線的終止點(diǎn)；點(diǎn)4為邊界的終止點(diǎn)；系統(tǒng)從點(diǎn)1到點(diǎn)2開始掃描；整個(gè)掃描所有的掃描線和第一條線平行；起始終止平面將由點(diǎn)3到4和點(diǎn)1到4創(chuàng)建。如圖十三所示： 圖2-4 掃描軌跡二 邊界點(diǎn)的先后順序，應(yīng)在掃描前予以考慮，應(yīng)該選擇合適的邊界點(diǎn)順序，否則就會(huì)丟失片區(qū)；按照?qǐng)D十四的設(shè)置 進(jìn)行掃描，均可以完成掃描。按照?qǐng)D十五進(jìn)行掃描，會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失。 圖2-6 掃描軌跡三 圖2-5 掃描軌跡二 第3章 壓力釋放盤

23、的逆向反求 3.1 壓力釋放盤的介紹 1、壓力釋放盤的特點(diǎn) 壓力釋放盤為一軸向切去部分壁面且其內(nèi)周面與限位環(huán)外周面相適配的弧拱式罩子，設(shè)置在該罩子上端的頂蓋和具有開口的環(huán)式卡座，所述卡座固定安裝在罩子下部的內(nèi)壁上，并且在防水罩安裝到壓力釋放閥上時(shí)，所述卡座卡合在壓力釋放閥的六角螺母與限位環(huán)之間的圓周壁上。 2、裝配技術(shù)要求 零件在腔體中上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，要求其外圓與腔壁較為緊密結(jié)合，此外內(nèi)孔與限位環(huán)相配，故而要求外圓、內(nèi)孔均有公差要求，且公差要求較高。同時(shí)由于工件要在腔壁內(nèi)不斷滑動(dòng)，要求工件具有一定的耐磨性， 硬度ＨＲＣ５０+/-２，粗糙度為３.２。另外，槽的深度受上部卡座影響，要求其

24、公差只能為正，但又不能大很多，同時(shí)槽口應(yīng)割出圓弧便于裝配！ 3、壓力釋放盤的功能說(shuō)明 壓力釋放盤用于壓力釋放閥設(shè)備（部件）中，該零件用于壓力釋放閥與變壓器的聯(lián)結(jié)，是將壓力從變壓器傳至壓力釋放閥的重要零件。壓力釋放閥是用來(lái)保護(hù)油箱和容器變型或爆裂的裝置。安裝壓力釋放閥，就是在油箱壓力升高到釋放閥開啟壓力時(shí)，釋放閥在2mS內(nèi)迅速開啟，使油箱的壓力很快降低，比之安全氣道又動(dòng)作可靠、精確等優(yōu)點(diǎn)。 3.2 工件裝夾定位 由于工件屬于回轉(zhuǎn)體類零件，為一次測(cè)量采集數(shù)據(jù)完畢，采用如圖所示裝夾方案： 先將組件托盤用三只連接桿限制在工作臺(tái)上，然后用四只φ20平面磁鐵固定在托盤中央，將工件吸附在平面磁鐵上

25、，為保證工件后平面大致與X軸平行，用M8的螺桿限制Y方向的移動(dòng)和繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)。 圖3-1 工件裝夾定位 3.3 測(cè)頭的選擇及校驗(yàn) ① 測(cè)頭定義及校驗(yàn)步驟：從“插入”下拉菜單中選“硬件定義”，進(jìn)入“測(cè)頭”選項(xiàng)如圖十七所示； ② 在加亮當(dāng)前的“測(cè)頭文件” 方框中，鍵入新的文件名； ③ 在測(cè)頭說(shuō)明窗口加亮“沒有測(cè)頭定義”選項(xiàng)，然后點(diǎn)擊下拉菜單的箭頭； ④ 按測(cè)量機(jī)現(xiàn)有配置情況，在描述窗口中按 “測(cè)座至測(cè)桿”依次選擇相應(yīng)的配置。即PROBE PH10MQ、CONVERT 30MM TO M8 THRD (PAA1轉(zhuǎn)接頭)、PROBE TP20、TIP 4 BY 20MM (TIP指測(cè)

26、桿, 4指測(cè)桿直徑, BY指球型測(cè)桿, 20MM指測(cè)桿長(zhǎng)度)。 ⑤ 選擇添加角度，打開添加角度所需要的A、B角度(A角繞X軸旋轉(zhuǎn)，范圍0～105，每格7.5；B角繞Z軸旋轉(zhuǎn)，范圍-180～+180，每格7.5，逆時(shí)針為正)，然后確定； ⑥ 選擇測(cè)量，打開測(cè)量測(cè)頭對(duì)話框如圖33所示，進(jìn)行測(cè)頭效驗(yàn)； 設(shè)定測(cè)頭參數(shù)：測(cè)量點(diǎn)數(shù)5，逼近/回退距離2～5mm，運(yùn)動(dòng)速度20%～50%，測(cè)量速度2%～5%，校驗(yàn)方式DCC(自動(dòng))方式，操作類型測(cè)尖校驗(yàn)，校驗(yàn)?zāi)Ｊ竭x取默認(rèn)模式(觸發(fā)測(cè)頭)； 定義標(biāo)準(zhǔn)球參數(shù)：按“添加工具”，打開添加工具對(duì)話框,輸入工具名稱，校驗(yàn)工具類型為球，輸入柱測(cè)尖矢量，此矢量通過支撐桿

27、的中心線，方向?yàn)橥ㄟ^標(biāo)準(zhǔn)球向外，若用一豎直向上的單球，則典型矢量方式為0，0，1。 ⑦ 在直徑/長(zhǎng)度方框里，輸入標(biāo)準(zhǔn)球直徑； ⑧ 點(diǎn)擊確認(rèn)； ⑨ 當(dāng)所有選項(xiàng)均選擇完畢，點(diǎn)擊“測(cè)量”； ⑩ PC-DMIS將提問標(biāo)準(zhǔn)球位置是否被移動(dòng)過，首次校驗(yàn)應(yīng)回答“是”； ? 自動(dòng)方式下，T1A0B0測(cè)頭時(shí)PC-DMIS要求在球的垂直方向測(cè)一點(diǎn)，測(cè)完此點(diǎn)后，PC-DMIS將自動(dòng)進(jìn)行校驗(yàn)； ? 在測(cè)頭校驗(yàn)完后，通過測(cè)頭功能對(duì)話框中的“結(jié)果”按鈕，可以打開結(jié)果對(duì)話框，顯示了測(cè)頭校驗(yàn)結(jié)果，判斷校驗(yàn)精度。 圖3-2 測(cè)頭選項(xiàng) 3.4

28、坐標(biāo)系的建立 3-2-1法建立零件坐標(biāo)系 “3”——不在同一直線上的三個(gè)點(diǎn)能確定一個(gè)平面，利用此平面的法線矢量確定一個(gè)坐標(biāo)軸方向——找正； “2”——兩個(gè)點(diǎn)可確定一條直線，此直線可以圍繞已確定的第一個(gè)軸向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以次確定第二個(gè)軸向——旋轉(zhuǎn)； “1”——一個(gè)點(diǎn)，用于確立坐標(biāo)系某一軸向的原點(diǎn)；利用平面、直線、點(diǎn)分別確定三個(gè)軸向的零點(diǎn)——“平移”； 手動(dòng)采點(diǎn)， 獲得特征圓1、圓2、平面1； 在插入菜單中，坐標(biāo)系下選擇新建坐標(biāo)系，用3-2-1法建立坐標(biāo)系 首先利用平面1找正Z，然后利用圓1、圓2繞Z軸關(guān)于Z正旋轉(zhuǎn)至Y正；再平移原點(diǎn)至圓1。坐標(biāo)系建立完成，建立如圖十九所示坐標(biāo)系：

29、 圖3-3 坐標(biāo)系選項(xiàng) 圖3-4 坐標(biāo)系的建立 3.5 數(shù)據(jù)采集及處理 1、自由曲面掃描 曲面測(cè)量區(qū)域劃分原則如下： 1)盡量一次掃描完整張曲面，如果不能一次掃描完，應(yīng)在同一曲面上盡量劃分曲面形狀特征類似，并盡量減少測(cè)量分塊數(shù)目，以減少重復(fù)定位和重復(fù)建立測(cè)量坐標(biāo)系的誤差。 2)測(cè)量區(qū)域劃分應(yīng)避免邊界線跨越特征線。在逆向CAD 建模過程中，一些局部曲線或曲面特征對(duì)曲面的形狀和品質(zhì)有關(guān)鍵性的影響。由逆向工程中特征定義不難看出，曲面特征是逆向CAD 建模的關(guān)鍵要素，它對(duì)控制具有復(fù)雜曲面的形狀具有極為重要的作用。在逆向工程曲面建模時(shí)嵌入棱線、脊線等

30、特征線，對(duì)提高模型的精度、增加數(shù)據(jù)壓縮比有相當(dāng)重要的作用。因此測(cè)量區(qū)域劃分應(yīng)避免邊界線跨越特征線，即與特征線相交，尤其是在過渡圓角處的曲面，最好將過渡面劃分至一個(gè)測(cè)量區(qū)域內(nèi)，以保證特征數(shù)據(jù)的完整性，防止同一特征的二次測(cè)量數(shù)據(jù)拼合錯(cuò)誤造成特征變異、失真。 3)測(cè)量區(qū)域內(nèi)特征線的走向應(yīng)盡可能一致。盡量使測(cè)量區(qū)域內(nèi)擁有一個(gè)特征線走向，以保證掃描方向與測(cè)量區(qū)域內(nèi)所有特征線走向保持近似垂直，以防造成細(xì)微特征數(shù)據(jù)的丟失。如果不能保證同一測(cè)量區(qū)域內(nèi)特征線走向一致，就需要減小掃描間距或針對(duì)局部曲面特征進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)測(cè)，使測(cè)量數(shù)據(jù)能夠完整反映所有曲面特征。 4)表面孔域補(bǔ)凸后再進(jìn)行測(cè)量。 在反求CAD 建模過

31、程中，復(fù)雜曲面表面上的孔、槽等結(jié)構(gòu)一般采用定義內(nèi)邊界的形式不進(jìn)行掃描測(cè)量，而是利用通用CAD 軟件的曲面延伸功能對(duì)曲面進(jìn)行切向延伸，然后再用裁剪功能將孔設(shè)計(jì)出。這種方法降低了測(cè)量效率，破壞了曲面數(shù)據(jù)的完整性，同時(shí)，由于復(fù)雜曲面延伸時(shí)，對(duì)跨界切矢非常敏感，因此很難保證延伸曲面的形狀和精度。如果將曲面上的孔、槽等結(jié)構(gòu)用石膏或其它材料補(bǔ)上再進(jìn)行測(cè)量，則不需要定義內(nèi)邊界就可以對(duì)曲面進(jìn)行整體掃描測(cè)量。這既提高了測(cè)量效率，又保證了曲面數(shù)據(jù)的完整性。在用這種方法測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行曲面造型時(shí)，只需在曲面造型完成后，去掉填充材料，測(cè)量?jī)?nèi)孔輪廓，再用通用CAD 軟件的裁剪功能對(duì)曲面進(jìn)行裁剪即可，降低了曲面造型的難度和

32、工作量，同時(shí)保證了反求CAD 模型的精度。 5)曲面片掃描路徑盡量符合CAD 軟件的曲面重構(gòu)方式。 在重構(gòu)模式下最終目的是為了獲取被測(cè)曲面的CAD 模型。結(jié)合常用CAD 軟件中的掃描法、骨架法、過渡法、回轉(zhuǎn)法等曲面構(gòu)造方式，在CAD 軟件中生成曲面的最常用的方法是通過曲線，因此在三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量時(shí)要使曲面掃描路徑成“線”。 [2] 觀察實(shí)物特征并根據(jù)以上規(guī)定進(jìn)行掃描路徑的分析，經(jīng)過分析有如下幾種方案： 圖3-6 方案二 圖3-5 方案一 掃描方向 軌跡 圖3-7 方案三 方案

33、一：轉(zhuǎn)臺(tái)掃描法，如圖二十，設(shè)置起始、方向及終止點(diǎn)，分?jǐn)?shù)次掃描獲得較密集的點(diǎn)（每次掃描都要設(shè)置回轉(zhuǎn)軌跡），以便真實(shí)反映曲面的情況。（至少設(shè)置12次） 方案二：放射路徑掃描法，如圖二十一 所示（至少掃描25次），由掃描出來(lái)的曲線構(gòu)建曲面； 方案三：片區(qū)掃描法，設(shè)置如圖二十二的范圍，分四次掃描即得整張曲面，設(shè)置間距步長(zhǎng)應(yīng)較小。 討論后使用方案三，因?yàn)槠瑓^(qū)掃描的掃描精度要大于前兩種，且設(shè)置次數(shù)少。此種方案為逆向反求的常用方法。  圖3-8 掃描對(duì)話框 圖3-9 掃描點(diǎn)云 2、規(guī)則部分掃描 依次利用開放路徑、閉合路徑、轉(zhuǎn)臺(tái)掃描工件外圓、內(nèi)孔及臺(tái)階，還有通

34、孔、沉孔；此時(shí)，有的特征只要測(cè)量或者掃描特征線，測(cè)量一個(gè)通孔合沉孔，造型時(shí)可利用三維軟件進(jìn)行修補(bǔ)、縫合、陣列。 圖3-10 規(guī)則部分掃描 3、構(gòu)造特征 圖3-12 構(gòu)造曲面 圖3-11 構(gòu)造曲線 分別利用構(gòu)造器，構(gòu)造曲線、構(gòu)造曲面，為三維造型提供前提基礎(chǔ)。 3.6后處理 1、數(shù)據(jù)導(dǎo)出 圖3-13 導(dǎo)出數(shù)據(jù) 如圖，在文件菜單欄中選擇導(dǎo)出，設(shè)置導(dǎo)出格式為IGES，設(shè)置目錄及文件名稱，即可導(dǎo)出文件。 2、點(diǎn)云處理及三維實(shí)體創(chuàng)建 點(diǎn)云處理，最重要的是自由曲面部分；UG點(diǎn)云功能強(qiáng)大，所以，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入U(xiǎn)G中，首先除去測(cè)量過程中出現(xiàn)的壞點(diǎn)

35、（降噪處理），然后直接由點(diǎn)云生成曲面，如圖所示： 圖3-15 在PRO/E中做出曲面 圖3-14 UG中構(gòu)建曲面 圖3-17做出孔，并修飾完工 圖3-16 做出規(guī)則部分 圖3-18 壓力釋放盤工程圖 3、生成工程圖 4、利用master-cam數(shù)控編程 圖3-19 粗加工刀具參數(shù)設(shè)置 首先取檔，調(diào)入IGES格式文件，限定加工范圍，然后選擇刀具類型為牛鼻刀規(guī)格為φ25R5。 圖3-20 設(shè)置轉(zhuǎn)速進(jìn)給 因使用涂層硬質(zhì)合金刀具，為合理配置刀具參數(shù)，故設(shè)置轉(zhuǎn)速1800r，進(jìn)給1

36、20m/min， 圖3-21 設(shè)置加工預(yù)留量 曲面粗加工，預(yù)留加工余量0.5mm 圖3-22 設(shè)置走刀方向及加工角度 設(shè)置走刀為雙向銑削，加工角度90 圖3-24 半精加工刀具參數(shù)設(shè)定 圖3-23平行銑削加工路徑圖 選擇φ16R0.8的牛鼻刀 設(shè)置轉(zhuǎn)速為1800r，進(jìn)給為120m/min圖3-25 半精加工轉(zhuǎn)速進(jìn)給的設(shè)定 圖3-26 半精加工轉(zhuǎn)速進(jìn)給的設(shè)定 設(shè)置預(yù)留量0.2mm  圖3-27 設(shè)置最大層切量 最大層切量0.5mm 圖3-28 半精加工刀具路徑圖 圖3-29 選擇刀具并設(shè)置加工參數(shù) 選擇精加工刀具：φ12的球刀。同時(shí)設(shè)置主軸轉(zhuǎn)速1200r/min，進(jìn)給100m/min。 圖3-30 設(shè)置走刀參數(shù) 設(shè)置走刀參數(shù)，加工余量為0 圖3-31 設(shè)置走刀參數(shù) 設(shè)置加工精度，刀間距及加工角度 圖3-32 精加工走刀路徑 生成刀具路徑 第4章 壓力釋放盤的生產(chǎn)制造 4.1加工工藝制定 粗車 調(diào)質(zhì) 粗銑曲面 淬火 精車 半精車 精銑曲面 1、簡(jiǎn)單工藝流程 29