基于支承套的螺旋扶正器杆体的逆向设计与多轴加工.pdf

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1、２０１５年１０月机床与液压Ｏｃｔ?２０１５第４３卷第２０期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ?４３Ｎｏ?２０ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?１００１－３８８１?２０１５?２０?０１６基于支承套的螺旋扶正器杆体的逆向设计与多轴加工１２３李粉霞，李瑞霞，杨兴隆（１?山西机电职业技术学院，山西长治０４６０１１；２?长治医学院，山西长治０４６０００；３?山西淮海工业集团有限公司，山西长治０４６００３）摘要：阐述了在为某采煤公司研制螺旋扶正器杆体的过程中，打破传统的正向设计思路，引用现代三维扫描测试技术、曲面重构技术、ＣＡＤ／ＣＡＭ技术以及先进制造技术来实现产品实物的

2、逆向过程，缩短了产品研制周期，提高了产品质量，创新了产品的设计思路，使用效果良好。关键词：逆向工程；点云处理；曲面重构；多轴加工；自动编程中图分类号：ＴＰ３９１?７文献标志码：Ｂ文章编号：１００１－３８８１（２０１５）２０－０４５－４ＲｅｖｅｒｓｅＤｅｓｉｇｎａｎｄＭｕｌｔｉ⁃ａｘｉｓＭａｃｈｉｎｉｎｇｏｆＳｐｉｒａｌＣｅｎｔｒａｌｉｚｅｒＲｏｄＢａｓｅｄｏｎＳｕｐｐｏｒｔｉｎｇＳｌｅｅｖｅ１２３ＬＩＦｅｎｘｉａ，ＬＩＲｕｉｘｉａ，ＹＡＮＧＸｉｎｇｌｏｎｇ（１?ＳｈａｎｘｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇｚｈｉ

3、Ｓｈａｎｘｉ０４６０１１，Ｃｈｉｎａ；２?ＣｈａｎｇｚｈｉＭｅｄｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅ，ＣｈａｎｇｚｈｉＳｈａｎｘｉ０４６０００，Ｃｈｉｎａ；３?ＨｕａｉｈａｉＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＣｈａｎｇｚｈｉＳｈａｎｘｉ０４６００３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｏｆｓｐｉｒａｌｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｒｒｏｄｆｏｒａｍｉｎｉｎｇｃｏｍｐａｎｙ，ｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｐｏｓｉｔｉｖｅｄｅｓｉｇｎｉｄｅａｗａｓｂｒｏ⁃ｋｅｎ，ｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｒｅｖｅｒｓｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｒｏｄｕｃｔ，ｍｏｄｅｒｎ３Ｄｓｃａ

4、ｎｎｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｓｕｒｆａｃｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣＡＤ／ＣＡＭｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄａｄｖａｎｃｅｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｃｙｃｌｅｉｓｓｈｏｒｔｅｎｅｄ，ｐｒｏｄｕｃｔｑｕａｌｉｔｙｉｓｉｍ⁃ｐｒｏｖｅｄ，ｄｅｓｉｇｎｉｄｅａｉｓｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ，ａｇｏｏｄｕｓｅｅｆｆｅｃｔｉｓｇｏｔｔｅｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｒｅｖｅｒｓｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；Ｐｏｉｎｔｃｌｏｕｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；Ｓｕｒｆａｃｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

5、；Ｍｕｌｔｉ⁃ａｘｉｓｍａｃｈｉｎｉｎｇ；Ａｕｔｏｍａｔｉｃｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ扶正器也称稳定器，是在采煤或煤层气钻井过程维的方式，对螺旋扶正器支承套进行了中分切割，如中，保持细长钻杆平稳运转，使钻头轴线尽可能接近图１所示，其中内部橡胶衬套在此起导向、扶正和缓钻孔中心线的一种器具，起防斜、定向与缓冲作用。冲作用。通过对支承衬套内部螺旋体曲面进行三维扫然而，在工作过程中由于磨损、冲击剧烈，扶正器更描，运用曲面重构技术，完成了产品的逆向设计过换频繁，但往往遇到型号不匹配、价格昂贵等因素的程。逆向流程如图２所示。影响。在为某采煤公司研制扶正器杆体的过程中，运用了逆向工程、曲面重构设计

6、、多轴联动加工等新技术，完成了杆体的设计与制造。１产品的逆向设计在某采煤公司钻探机构－扶正器的研制过程中，研制小组企图用正向设计的思路，通过精确测量，运用在数控车床上进行螺纹加工的方式完成产品的研制。然而在实际过程中，由于测量参数误差、螺纹头数不确定等因素，加工的产品无法完成装配，不能正常运转。图１扶正器支承套基于以上问题，研制小组转变思路，采用逆向思收稿日期：２０１４－０８－０５基金项目：山西省高等学校科技研究开发项目（２０１２１１３５）作者简介：李粉霞（１９７６—），女，硕士，副教授，主要从事逆向工程、数控加工以及ＣＡＤ／ＣＡＭ方面的科研和教学工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｆｘ５１６

7、８＠１６３?ｃｏｍ。·４６·机床与液压第４３卷量点的剔除，完成点云的优化，来方便后期曲面重构。将扫描所得的点云数据保存为．ｔｘｔ或．ａｓｃ格式，导入到ＧｅｏｍａｇｉｃＳｔｕｄｉｏ软件中，对点云进行剔除体外孤点、降噪、统一采样、封装等处理。在进行统一采样时有３种点云处理方式，分别为按曲率方式、栅格采样方式和随机方式。其中按曲率采样是在保留高曲率部分点云细节的情况下，对曲率平缓部点云进行精简；栅格采样是创建点间隔均匀的点数据，对曲率的高低不会考虑；而随机则是无序地对点进行精简。根据此