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本發(fā)明多源約束類復(fù)雜曲面零件精密加工預(yù)處理方法屬于復(fù)雜曲面零件精密加工領(lǐng)域，特別涉及多源約束類復(fù)雜曲面零件精密加工預(yù)處理方法。本發(fā)明對復(fù)雜曲面零件進行約束源分析，先確定零件類型，根據(jù)目標曲面最終面形的約束源類型，分析約束間的耦合作用機理，建立約束源之間的耦合關(guān)聯(lián)模型，以滿足性能指標為目標，找出對目標曲面的面形起決定作用的以性能指標為驅(qū)動的性能相伴曲面，確定通過調(diào)整幾何約束以滿足性能要求的修磨補償方法，求得目標曲面各點區(qū)域的加工余量分布，最終確定滿足性能指標的目標曲面精確面形。本發(fā)明提高了該類復(fù)雜曲面零件精密加工的效率和精度，使零件同時滿足幾何要求和性能要求。

多維激光測量裝置能夠彌補傳統(tǒng)三坐標測量機以及齒輪檢測中心在測量葉片、圓錐齒輪、弧齒圓柱齒輪等復(fù)雜曲面零件時的存在的不足，滿足企業(yè)對復(fù)雜機械零件測量的需求，解決企業(yè)在葉片、圓錐齒輪、非標輪轂等復(fù)雜曲面件測量方面一直面臨的難題，從而提升企業(yè)在復(fù)雜曲面件上的加工精度，為企業(yè)提供良好的測量數(shù)據(jù)保障，促進企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的提升。 提供一種復(fù)雜曲面零件多維測量裝置，采用激光三角形測量計算法，其具有非接觸、無損、自動化、高精度、高效率等優(yōu)點。實現(xiàn)基于三維零件模型的直接驅(qū)

項目簡介 針對制約我國機械裝備行業(yè)發(fā)展與提升的復(fù)雜關(guān)鍵零部件再設(shè)計與快速加381 工等技術(shù)瓶頸，以影響整機性能的機械裝備凸輪、汽輪機葉片、螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子、 增壓器葉輪等為研究對象，著力構(gòu)建未知自由曲面復(fù)雜零件再設(shè)計技術(shù)與數(shù)據(jù)點 云直接加工技術(shù)的集成創(chuàng)新，使再設(shè)計效率和直接加工精度得到極大提高，技術(shù) 水平和產(chǎn)業(yè)化成果達到國內(nèi)同類研究和應(yīng)用的領(lǐng)先水平。 技術(shù)指標 (1)未知自由曲面復(fù)雜零件的高精高效數(shù)字化技術(shù)。研究了基于蟻群算法和 遺傳算法的多特征測量路徑規(guī)劃技術(shù)、曲率連續(xù)自適應(yīng)測量技術(shù)、BP 人工神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)重定位技術(shù)、Delaunay 半徑補償技術(shù)等，開發(fā)了“復(fù)雜未知自由曲面三維智 能測量系統(tǒng)”，為高精高效數(shù)字化奠定了基礎(chǔ)。 (2)基于多分辨分析的曲線曲面控制頂點光順技術(shù)。針對傳統(tǒng)光順算法計算 效率極低，細節(jié)難于保留等問題，研究了二進小波多分辨快速光順技術(shù)和有理數(shù) 尺度小波的任意分辨率光順技術(shù)，首創(chuàng)了“曲線曲面多分辨分析光順系統(tǒng)”，兼 顧了光順的整體性和局部性。 (3)復(fù)雜零件的三維再設(shè)計質(zhì)量控制技術(shù)。針對多分辨光順尺度無法確定， 光順效果評判手段有限等難題，研究了基于線性假設(shè)和逆問題的多分辨光順精度 控制技術(shù)、基于極限反射法的曲面品質(zhì)分析技術(shù)，開發(fā)了“極限反射法曲面品質(zhì) 分析系統(tǒng)”，實現(xiàn)了光順尺度的快速反算，消除了視點和光源對評判結(jié)果的影響。 (4)雙映射法數(shù)據(jù)點云直接加工技術(shù)。針對 CAD 建模及傳統(tǒng)數(shù)控加工所引起 的累計誤差，研究了雙映射散亂點云結(jié)構(gòu)拓撲技術(shù)、數(shù)據(jù)點云全干涉檢查技術(shù)、 無干涉刀具加工路徑規(guī)劃技術(shù)，開發(fā)了“數(shù)據(jù)點云直接刀具規(guī)劃與加工系統(tǒng)”， 實現(xiàn)了數(shù)據(jù)點云的直接加工，填補了國內(nèi)在該領(lǐng)域的空白。 效益分析 項目研究成果使系統(tǒng)的測量精度提高了 1 個數(shù)量級，測量效率提高了 3 倍以 上，再設(shè)計周期縮短了 30%，在機床允許條件下，未知原型零件的直接加工精度 可達μm 級。項目成果在無錫透平葉片有限公司、無錫壓縮機股份有限公司和無 錫沃凱精密機械制造有限公司等得到成功應(yīng)用，研究成果獲發(fā)明專利 7 項，軟件 著作權(quán) 7 項，發(fā)表論文 64 篇，SCI 收錄 9 篇。 應(yīng)用情況 本成果有助于提升企業(yè)研發(fā)實力與效率，降低研發(fā)成本，提升企業(yè)技術(shù)水平 和核心競爭力。首創(chuàng)的數(shù)據(jù)點云直接加工技術(shù)，縮短了企業(yè)的工藝流程，提升了 產(chǎn)品的加工效率與制造精度，降低了廢品率，對企業(yè)的節(jié)能減排和綠色制造同樣382 有顯著作用。項目在機械裝備行業(yè)有極好的推廣應(yīng)用價值和社會效益。

項目簡介 針對制約我國機械裝備行業(yè)發(fā)展與提升的復(fù)雜關(guān)鍵零部件再設(shè)計與快速加381 工等技術(shù)瓶頸，以影響整機性能的機械裝備凸輪、汽輪機葉片、螺桿壓縮機轉(zhuǎn)子、 增壓器葉輪等為研究對象，著力構(gòu)建未知自由曲面復(fù)雜零件再設(shè)計技術(shù)與數(shù)據(jù)點 云直接加工技術(shù)的集成創(chuàng)新，使再設(shè)計效率和直接加工精度得到極大提高，技術(shù) 水平和產(chǎn)業(yè)化成果達到國內(nèi)同類研究和應(yīng)用的領(lǐng)先水平。 技術(shù)指標 (1)未知自由曲面復(fù)雜零件的高精高效數(shù)字化技術(shù)。研究了基于蟻群算法和 遺傳算法的多特征測量路徑規(guī)劃技術(shù)、曲率連續(xù)自適應(yīng)測量技術(shù)、BP 人工神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)重定位技術(shù)、Delaunay 半徑補償技術(shù)等，開發(fā)了“復(fù)雜未知自由曲面三維智 能測量系統(tǒng)”，為高精高效數(shù)字化奠定了基礎(chǔ)。 (2)基于多分辨分析的曲線曲面控制頂點光順技術(shù)。針對傳統(tǒng)光順算法計算 效率極低，細節(jié)難于保留等問題，研究了二進小波多分辨快速光順技術(shù)和有理數(shù) 尺度小波的任意分辨率光順技術(shù)，首創(chuàng)了“曲線曲面多分辨分析光順系統(tǒng)”，兼 顧了光順的整體性和局部性。 (3)復(fù)雜零件的三維再設(shè)計質(zhì)量控制技術(shù)。針對多分辨光順尺度無法確定， 光順效果評判手段有限等難題，研究了基于線性假設(shè)和逆問題的多分辨光順精度 控制技術(shù)、基于極限反射法的曲面品質(zhì)分析技術(shù)，開發(fā)了“極限反射法曲面品質(zhì) 分析系統(tǒng)”，實現(xiàn)了光順尺度的快速反算，消除了視點和光源對評判結(jié)果的影響。 (4)雙映射法數(shù)據(jù)點云直接加工技術(shù)。針對 CAD 建模及傳統(tǒng)數(shù)控加工所引起 的累計誤差，研究了雙映射散亂點云結(jié)構(gòu)拓撲技術(shù)、數(shù)據(jù)點云全干涉檢查技術(shù)、 無干涉刀具加工路徑規(guī)劃技術(shù)，開發(fā)了“數(shù)據(jù)點云直接刀具規(guī)劃與加工系統(tǒng)”， 實現(xiàn)了數(shù)據(jù)點云的直接加工，填補了國內(nèi)在該領(lǐng)域的空白。 效益分析 項目研究成果使系統(tǒng)的測量精度提高了 1 個數(shù)量級，測量效率提高了 3 倍以 上，再設(shè)計周期縮短了 30%，在機床允許條件下，未知原型零件的直接加工精度 可達μm 級。項目成果在無錫透平葉片有限公司、無錫壓縮機股份有限公司和無 錫沃凱精密機械制造有限公司等得到成功應(yīng)用，研究成果獲發(fā)明專利 7 項，軟件 著作權(quán) 7 項，發(fā)表論文 64 篇，SCI 收錄 9 篇。 應(yīng)用情況 本成果有助于提升企業(yè)研發(fā)實力與效率，降低研發(fā)成本，提升企業(yè)技術(shù)水平 和核心競爭力。首創(chuàng)的數(shù)據(jù)點云直接加工技術(shù)，縮短了企業(yè)的工藝流程，提升了 產(chǎn)品的加工效率與制造精度，降低了廢品率，對企業(yè)的節(jié)能減排和綠色制造同樣 有顯著作用。項目在機械裝備行業(yè)有極好的推廣應(yīng)用價值和社會效益。

項目概況 軍事工業(yè)中的彈藥部件、微波通訊器材中的殼體、汽車中的安全氣囊、壓縮機中的渦旋殼體等都屬于鋁合金殼體類零件。這些鋁合金殼體都是具有異型型腔的盲孔類零件，其尺寸精度要求高、內(nèi)孔型腔復(fù)雜和光潔度要求相當高，而且內(nèi)孔側(cè)壁與底面相交部分的圓角半徑極小，內(nèi)孔側(cè)壁相交部分的圓角較小。 對于形狀復(fù)雜、型腔深度較淺的盤狀類鋁合金殼體以及型腔深度較深的筒形類鋁合金殼體，采用精密鍛造成形工藝及模具等成套加工技術(shù)在硬鋁合金如2A12、鍛鋁合金如6063和6061、超硬鋁合金如7A04等鋁合金殼體的大批量工業(yè)生產(chǎn)上獲得了應(yīng)用，達到了高效、經(jīng)濟、精密制造加工的目的。主要特點 采用精密鍛造成形加工技術(shù)為軍事工業(yè)、通信器材和汽車等裝備上使用的量大、面廣的鋁合金殼體類零件的精密制造提供坯件，是提高生產(chǎn)效率、降低制造成本的關(guān)鍵技術(shù)。它解決了我國國內(nèi)在汽車、通用機械、微波通信、軍事工業(yè)等生產(chǎn)企業(yè)中普遍采用的數(shù)控加工方法加工這類鋁合金殼體中存在的材料消耗大、生產(chǎn)效率低、能源消耗大、生產(chǎn)周期長和制造成本高等一系列問題，為鋁合金殼體零件的生產(chǎn)提供一種實用、可靠、高效、經(jīng)濟的制造工藝。技術(shù)指標 對于鋁合金殼體類零件，目前國內(nèi)普遍采用數(shù)控車床、數(shù)控加工中心來加工這類殼體，這種加工方法可以得到合格的鋁合金殼體；但該加工方法的材料利用率極低、生產(chǎn)效率低（只能采用小直徑的銑刀，因此每次機加工量較小，需要很長的加工時間）、能源消耗大、生產(chǎn)周期長以及制造成本很高，因此國內(nèi)企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模不大、產(chǎn)量不高，難于同國際相關(guān)行業(yè)竟爭。 國內(nèi)有些企業(yè)曾采用精密壓鑄技術(shù)來生產(chǎn)這類鋁合金殼體，但由于壓鑄的鋁合金殼體的內(nèi)孔型腔光潔度差、殼體內(nèi)始終存在著氣孔和夾雜等鑄造缺陷，使鋁合金殼體的機械性能大大降低；難以達到鋁合金殼體類零件的使用性能要求。 采用精密鍛造成形工藝進行鋁合金殼體類零件的生產(chǎn)，具有如下技術(shù)優(yōu)勢：（1） 殼體組織致密、表面光潔；（2） 材料利用率高，可達到70%～90%；（3） 生產(chǎn)效率高，可班產(chǎn)1000件～1500件。（4） 尺寸一致性好；（5） 設(shè)備投資少。市場前景 該項目的推廣應(yīng)用，既可節(jié)約貴重的鋁合金材料，又能大大提高生產(chǎn)效率、減少加工工序，能顯著降低制造成本；因此，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。

本發(fā)明公開了一種基于多傳感器集成測量的自由曲面類零件加工系統(tǒng)；曲面測量組件集成了非接觸式和接觸式兩種傳感器，曲面加工組件裝有銑削用銑刀，曲面測量組件與曲面加工組件通過直線導(dǎo)軌連接；點云處理組件用于對非接觸式傳感器獲得的點云數(shù)據(jù)進行幾何處理，將當前工作臺可直接執(zhí)行的加工 G 代碼提供給曲面加工組件進行加工；曲面測量組件對工件進行非接觸式測量，再對精加工得到的產(chǎn)品進行接觸式測量；質(zhì)量檢測組件用于對接觸式傳感器獲得的測量數(shù)據(jù)進行誤差比較，獲得產(chǎn)品質(zhì)量結(jié)果。本系統(tǒng)集成了非接觸式和接觸式兩種傳感器，在同一機床上實現(xiàn)“測量-加工-檢測”一體化，整個過程無需人工干預(yù)，提高了加工效率和自動化程度。

?  成果簡介：所研制的微小型零件顯微視覺檢測系統(tǒng)，適用于各種塊類、板類微小型零件及小模數(shù)微小型直齒輪的任意邊緣的微米級精度測量和微結(jié)構(gòu)在線快速測量。?  技術(shù)指標：X/Y方向測量范圍：0.01mm-50mm；Z方向測量范圍：0.01mm-100mm；X/Y方向位置檢測分辨率：0.05mm;X/Y方向測量精度：(1+1000/L)mm；可進行模數(shù)≤0.2mm微小型模數(shù)直齒輪的基本參數(shù)、幾何尺寸、主要單項誤差和綜合誤差測量。榮獲國防科技進步三等獎1

成果簡介：所研制的微小型零件顯微視覺檢測系統(tǒng)，適用于各種塊類、板類微小型零件及小模數(shù)微小型直齒輪的任意邊緣的微米級精度測量和微結(jié)構(gòu)在線快速測量。 技術(shù)指標：X/Y方向測量范圍：0.01mm-50mm；Z方向測量范圍：0.01mm-100mm；X/Y方向位置檢測分辨率：0.05?m;X/Y方向測量精度：(1+1000/L)?m；可進行模數(shù)≤0.2mm微小型模數(shù)直齒輪的基本參數(shù)、幾何尺寸、主要單項誤差和綜合誤差測量。榮獲國防科技進步三等獎1項，兵器科技進步一等獎1項，申請發(fā)明專利1項。

本軟件為系列化葉輪專用CAM軟件，可完成整體離心葉輪和軸流葉輪的四坐標以及五坐標數(shù)控加工編程工作，葉輪幾何形狀可以是直紋面葉輪或自由曲面葉輪；也可以完成葉片的三坐標數(shù)控加工編程。用戶只需輸入葉輪數(shù)據(jù)和加工工藝參數(shù)，軟件即可自動生成特定機床的數(shù)控加工代碼。    主要功能： 1）曲面造型功能：根據(jù)葉輪設(shè)計數(shù)據(jù)，計算機自動生成葉片以及葉輪的幾何形狀，并顯示在計算機屏幕上，可通過鼠標進行平移、旋轉(zhuǎn)和縮放操作。 2）刀具軌跡的生成：在葉輪粗加工中，主要針對立銑刀，采用高效的刀位軌跡排布算法，縮短刀具走刀長度，提高加工效率；精加工階段，針對常用的球頭刀或者切削刃為二次回轉(zhuǎn)曲面的非標準刀具，規(guī)劃出刀具加工軌跡，非標準刀具尺寸可根據(jù)葉輪數(shù)據(jù)由軟件給出。粗加工和精加工的刀具軌跡以圖形方式輸出。 3）刀具干涉檢查與修正：對生成的每一個加工刀位，自動進行干涉檢查，并自動修正干涉刀位。對于最終無法修正的刀位，給出刀具與葉片的干涉量，并通過計算機屏幕顯示干涉刀位位置，供設(shè)計人員重新選擇合適的刀具。 4）后置處理：可根據(jù)用戶不同的數(shù)控機床結(jié)構(gòu)，調(diào)用相應(yīng)的后置處理程序，生成符合用戶機床要求的數(shù)控加工代碼。    技術(shù)特點： 1）本系列軟件既能完成離心葉輪的整體加工編程，又能完成軸流葉輪的加工編程；兩種葉輪的葉片可為直紋面也可為自由曲面。 2）粗加工采用高效的刀具軌跡，無走刀浪費。 3）對于自由曲面葉輪，精加工可采用二次回轉(zhuǎn)面刀具，加工效率可大幅度提高； 4）對于直紋面葉輪，采用側(cè)銑法加工，對每一步刀位都采用獨特的算法進行了優(yōu)化，使得加工過切量為最小，提高了加工精度。 5）對于干涉到位，給出了干涉量和干涉位置，便于設(shè)計人員選擇刀具或修改葉輪的設(shè)計數(shù)據(jù)。 6）對葉片前緣和尾緣進行了修圓，提高了加工質(zhì)量。    應(yīng)用范圍： 1）鼓風(fēng)機、壓縮機內(nèi)的離心葉輪； 2）飛機發(fā)動機葉輪、軍事裝備推進器中使用的葉輪； 3）微型葉輪式人工心臟中的葉輪。