叶片进排气边光学测量系统的实现

针对航空发动机叶片进排气边的制造精度和一致性较差等问题,搭建了非接触式的叶片进排气边光学测量系统,以实现叶片进排气边的几何尺寸和轮廓形状的快速精确测量。该系统以传统的三坐标测量机框架为平台,采用由两个互成一定角度的新型激光扫描测头构成的专用测头作为前端传感器,并且内置了多种数据后置处理算法。在测量过程中,在每个叶片截面的进排气边处选取5条截线,分别测量这5条截线上的轮廓信息,从而确定叶片进排气边的几何尺寸和加工余量。该系统可以作为叶片加工系统的组成部分,从而将叶片的设计、制造和测量3个环节紧密地联系在一起。最后,应用该系统对某一精锻叶片的3个等高截面上的进排气边进行了多次测量实验,结果验证了所搭建的叶片进排气边光学测量系统的实用性和有效性,而且测量结果的重复性精度能够满足系统的设计要求和叶片进排气边的检测需求。该项研究为叶片进排气边的加工质量提供了一种高效率、高精度和高一致性的评定手段。

进动气囊抛光的驻留时间优化

提出了一种新的进动气囊抛光驻留时间算法,用于实现高精度的光学玻璃零件的加工。首先,通过抛光工艺试验确定抛光去除率函数;在矩阵迭代算法的基础上,给定一个合适的驻留时间初值函数。然后,采用分层阈值去除法进行驻留时间的优化求解,并加上残余误差方差最小的判定条件,从而得到完整的驻留时间函数。该算法适用于非球面、自由曲面等光学玻璃元件的抛光加工。用MATLAB对残余面形误差进行了仿真,仿真结果表明残余误差精度PV值可以收敛到0.1μm左右。最后,对光学玻璃平面进行了抛光。实际抛光后,该玻璃表面粗糙度Ra从抛光前的0.159μm减小到0.024μm,面形精度PV值由抛光前的0.756μm减小到0.158μm。得到的结果验证了提出驻留时间算法的合理性,表明该算法可为以后进行复杂面形工件的气囊抛光研究提供理论基础。

基于数据拟合提高非球曲面面形精度的方法

介绍了采用LVDT在线测量非球曲面的原理,并给出最小二乘数据拟合处理方法;通过试验加工球面和非球面元件,利用LVDT测量头进行在位检测,评估面形精度,经数据拟合插补和误差控制,并采用激光干涉仪测量验证后表明,该算法可以应用于高精度非球面测量及加工误差补偿程序,以提高非球曲面加工精度。

悬臂式周向多自由曲面超精密加工工装卡具设计

针对周向全方位多自由曲面超精密加工过程中存在的问题,设计其专用卡具;通过模型分析,建立了确定卡具关键参数的数学公式,给出了保证多自由曲面相互位置精度的安装调试方法,为减小卡具部分的系统误差提供理论依据。

气浮镗杆在镗孔中的应用试验

为了提高镗削加工精度,摆脱加工设备精度条件的限制,在对镗削加工误差和气浮轴承进行理论分析的基础上,设计并使用气浮镗杆进行镗孔试验。实验结果表明:使用气浮镗杆镗孔可以使圆度达到1.09μm,粗糙度达到0.233μm。在镗削加工中使用气浮镗杆能极大提高加工精度,为精密镗削加工提供了一条有效途径。

基于CPLD的CCD驱动时序的设计

设计了基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)的CCD驱动电路系统。选用Altera公司的MAX7000S系列CPLD作为硬件设计平台,运用VHDL语言对TCD2252D的驱动时序电路进行了描述,并对所设计的驱动程序进行了仿真。

进动气囊抛光工艺参数研究

为了提高光学元件的面形精度,提高加工效率,针对平面光学零件,以抛光去除效率和表面粗糙度为考核指标,对影响进动气囊抛光的几个工艺参数进行了正交试验及分析,得出各工艺参数对抛光去除效率和表面粗糙度的影响规律。确定最佳工艺参数,并在此条件下进行了气囊抛光工艺试验,通过Matlab软件拟合出了气囊抛光去除函数,为开展驻留时间的计算和面形控制提供了依据。

光学元件抛光用水基磁流变液稳定性研究

在介绍磁流变抛光原理的基础上,分析了磁流变液所应具备的特性。通过配方试验配置了磁流变液,并对其稳定性进行了研究。配置出了沉降率达到8%且具有良好抗团聚稳定性的磁流变液,满足了光学元件抛光的要求。最后提出了进一步提高磁流变液稳定性应采取的几种可行性方法。

进动气囊抛光技术研究

为实现高精度的光学玻璃零件的加工,本文对进动气囊抛光关键技术进行了详细研究。首先介绍了进动气囊抛光设备及原理,通过对Preston方程的分析及工艺参数实验确定了抛光去除函数,并对驻留时间算法进行优化求解,通过MATLAB仿真验证残余误差在0.1μm以内,最后对平面和球面玻璃进行了抛光实验,获得了面形PV值为0.18μm的球面表面,验证了驻留时间算法的合理性,满足光学玻璃元件精密加工的基本要求,为后续进行自由曲面的抛光提供了理论基础。