振锤关键零件的几何反求与模型重建.pdf

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虱匿到鲨量h蓝萎砺引嚣紊梨篓雾篓}_+|丽振锤关键零件的几何反求与模型重建卢碧红，徐园园，曲宝章零件数据采集规划与参数提取O．05姗和O．05。。为了能够充分满足该精度要求，在测量该件的各个结构特征时，将测量精度设定在0．01咖和O．010。实物模能r1规划采袋办袈rI毅豫泶果的过渡带(A曰廊区间)是在加工两种特征过程中三角形E胛心排列，如图2所示。特征之一是三棱锥伽，顶点日沿径向指EG，卯，Ac和衄围成的轮廓位于同一平面，组成工作表面。机械设计1基于该零件工作表面“细”、“密”的特点和精度要求，采用第24卷第10期7年l0月(大连交通大学机械工程学院．辽宁大连116028)摘要：振锤关键零件的工作表面是网状结构，具有“密”、“细”和“向心”等特征，采用一般的测量方法难以确定其设计参数，应用普通加工工艺和常规刀具也难以制造。因此，将反求工程技术用于振锤关键件国产化设计与制造的研究，提出了振锤关键件几何反求过程的数据采集方法，基于坐标测量机和工具显微镜实现了实物零件的数字化。通过用最小二乘法对所采集的数据进行分析与处理，提取出了零件的几何造型参数，应用Pro／E软件实现了关键零件的模型重构，利用该模型指导该零件制造工艺的制定与刀具的设计。实验结果表明，采用上述方法设计制造的零件符合实际生产要求。关键词：振锤；数据采集和处理；几何模型重建；曲面成型；反求工程中图分类号：TP311．2文献标识码：A文章编号：100l一235412007)lO一0049一03随着中国铁路运行速度的大幅提高，在机车车辆制造业中，零件曲面成型技术的应用越来越广泛，对曲面质量的要求也越来越高。由此带动了金属板类零件曲面成型加工工具需求量的增加。振锤是一种利用冲击与摩擦作用对板类零件进行曲面成型的重要工具，其关键零件的工作表面是易损面，使用寿命短。目前，我国尚不能自主生产振锤，机车车辆行业的需求主要依靠进口，价格昂贵，而且不能进行单件替换，大大增加了生产成本。为了摆脱对进口技术的依赖，并实现对振锤关键零件的单件替换，该研究采用反求工程技术对该零件进行几何反求与模型重建，为实现国产化设计与制造提供技术支持。反求工程是针对已有产品原型，消化吸收和挖掘蕴含其中的涉及产品设计、制造等方面的一系列分析方法、手段和技术的综合⋯。利用反求工程技术对国外的先进产品进行消化、吸收，进而开发出新产品是技术进步的一个重要途径，通过这种方式进行产品设计起点高，有利于节省人力、物力，缩短产品设计周期，提高企业竞争力。反求工程在20世纪90年代开始受到各国工业界和学术界的重视，从而得到迅速发展旧J。反求工程主要工作流程如图l所示。数据采集时一个好的测量规划不仅可以很大限度地降低数据采集的工作量，避免数据采集不足或冗余，还能够大大减少后续处理的工作量，提高建模效率。数据采集的规划主要包括零件分析、测量精度的确定、测量工具的选用、测量方法的拟定，以及测鼍特征的选择。采集工具的选择和采集方法的拟定直接影响采集点的质量和造型的精度"1。1．1零件工作面的结构特征分析经过放大镜观察和反复测量发现，振锤关键零件表面的网状结构是由一系列倒置三棱锥结构按两种特征规律沿圆周向向工件圆心，如图3中的P特征所示；特征之二是棱锥A曰c顶点D沿径向背向圆心，如图3中的Q特征所示。由4个棱边棱边的锐钝程度影响工件的强度。同时，在P和Q两特征之间与三角形ABD所在的两平面挤压变形而产生的不规则轮廓带，由于其高度低于工作表面，不会影响工件的工作性能。1．2测量方案确定对于测量精度的考虑，振锤关键零件网状结构的精度直接决定所加工零件表面的精度，初步设定反求设计尺寸精度为一般的测量仪器无法测量。文中选择关节坐标测量机(测量精度为O．025硼m／2m，测量探头采用探针)进行主要参数的坐标测量H1，选用工具显微镜(测量精度为O．Olo，放大倍数40×)来辅助测鼍棱锥夹角。通过这两种测量工具的相互补充验证，使测量的数据尽可能真实反映实物样件，同时又能排除制造误差的影响。测量的具体内容主要包括特征P和特征Q的各个有效工作者简介：卢碧红(196l一)，女，四川合江人，教授，博士，主要研究领域：反求工程、数字化制造系统、质量工程。图l反求工程主要流程图2振锤关键件工作表面结构固3工作表面微观特征示意图·收稿日期：20cr7一01一15；修订日期：2007一07一1620OJOURNAL0}1MACH『NEDESIGNV01．240ct．No．102007。
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