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一、三坐标测量机的产生三坐标测量机（Coordinate Measuring Machining，简称CMM）是20世纪60年代发展起来的一种新型高效的精密测量仪器。它的出现，一方面是由于自动机床、数控机床高效率加工以及越来越多复杂形状零件加工需要有快速可靠的测量设备与之配套；另一方面是由于电子技术、计算机技术、数字控制技术以及精密加工技术的发展为三坐标测量机的产生提供了技术基础。1960年，英国FERRANTI公司研制成功世界上第一台三坐标测量机，到20世纪60年代末，已有近十个国家的三十多家公司在生产CMM，不过这一时期的CMM尚处于初级阶段。进入20世纪80年代后，以ZEISS、LEITZ、DEA、LK、三丰、SIP、FERRANTI、MOORE等为代表的众多公司不断推出新产品，使得CMM的发展速度加快。现代CMM不仅能在计算机控制下完成各种复杂测量，而且可以通过与数控机床交换信息，实现对加工的控制，并且还可以根据测量数据，实现反求工程。目前，CMM已广泛用于机械制造业、汽车工业、电子工业、航空航天工业和国防工业等各部门，成为现代工业检测和质量控制不可缺少的万能测量设备。二、三坐标测量机的组成及工作原理（一）CMM的组成三坐标测量机是典型的机电一体化设备，它由机械系统和电子系统两大部分组成。（1）机械系统：一般由三个正交的直线运动轴构成。如图9-1所示结构中，X向导轨系统装在工作台上，移动桥架横梁是Y向导轨系统，Z向导轨系统装在中央滑架内。三个方向轴上均装有光栅尺用以度量各轴位移值。人工驱动的手轮及机动、数控驱动的电机一般都在各轴附近。用来触测被检测零件表面的测头装在Z轴端部。（2）电子系统：一般由光栅计数系统、测头信号接口和计算机等组成，用于获得被测坐标点数据，并对数据进行处理。（二）CMM的工作原理三坐标测量机是基于坐标测量的通用化数字测量设备。它首先将各被测几何元素的测量转化为对这些几何元素上一些点集坐标位置的测量，在测得这些点的坐标位置后，再根据这些点的空间坐标值，经过数学运算求出其尺寸和形位误差。如图9-2所示，要测量工件上一圆柱孔的直径，可以在垂直于孔轴线的截面I内，触测内孔壁上三个点（点1、2、3），则根据这三点的坐标值就可计算出孔的直径及圆心坐标OI；如果在该截面内触测更多的点（点1，2，…，n，n为测点数），则可根据最小二乘法或最小条件法计算出该截面圆的圆度误差；如果对多个垂直于孔轴线的截面圆（I，II，…，m，m为测量的截面圆数）进行测量，则根据测得点的坐标值可计算出孔的圆柱度误差以及各截面圆的圆心坐标，再根据各圆心坐标值又可计算出孔轴线位置；如果再在孔端面A上触测三点，则可计算出孔轴线对端面的位置度误差。由此可见，CMM的这一工作原理使得其具有很大的通用性与柔性。从原理上说，它可以测量任何工件的任何几何元素的任何参数。三、三坐标测量机的分类（一）按CMM的技术水平分类1．数字显示及打印型这类CMM主要用于几何尺寸测量，可显示并打印出测得点的坐标数据，但要获得所需的几何尺寸形位误差，还需进行人工运算，其技术水平较低，目前已基本被陶汰。2．带有计算机进行数据处理型这类CMM技术水平略高，目前应用较多。其测量仍为手动或机动，但用计算机处理测量数据，可完成诸如工件安装倾斜的自动校正计算、坐标变换、孔心距计算、偏差值计算等数据处理工作。3．计算机数字控制型这类CMM技术水平较高，可像数控机床一样，按照编制好的程序自动测量。（二）按CMM的测量范围分类1．小型坐标测量机这类CMM在其最长一个坐标轴方向（一般为X轴方向）上的测量范围小于500mm，主要用于小型精密模具、工具和刀具等的测量。2．中型坐标测量机这类CMM在其最长一个坐标轴方向上的测量范围为500～2000mm，是应用最多的机型，主要用于箱体、模具类零件的测量。3．大型坐标测量机这类CMM在其最长一个坐标轴方向上的测量范围大于2000mm，主要用于汽车与发动机外壳、航空发动机叶片等大型零件的测量。（三）按CMM的精度分类1．精密型CMM其单轴最大测量不确定度小于1×10－6L（L为最大量程，单位为mm），空间最大测量不确定度小于（2～3）×10－6L，一般放在具有恒温条件的计量室内，用于精密测量。2．中、低精度CMM低精度CMM的单轴最大测量不确定度大体在1×10－4L左右，空间最大测量不确定度为（2～3）×10－4L，中等精度CMM的单轴最大测量不确定度约为1×10－5L，空间最大测量不确定度为（2～3）×10－5L。这类CMM一般放在生产车间内，用于生产过程检测。（四）按CMM的结构形式分类按照结构形式，CMM可分为移动桥式、固定桥式、龙门式、悬臂式、立柱式等，见下节。第二节 三坐标测量机的机械结构一、结构形式三坐标测量机是由三个正交的直线运动轴构成的，这三个坐标轴的相互配置位置（即总体结构形式）对测量机的精度以及对被测工件的适用性影响较大。二、工作台早期的三坐标测量机的工作台一般是由铸铁或铸钢制成的，但近年来，各生产厂家已广泛采用花岗岩来制造工作台，这是因为花岗岩变形小、稳定性好、耐磨损、不生锈，且价格低廉、易于加工。有些测量机装有可升降的工作台，以扩大Z轴的测量范围，还有些测量机备有旋转工作台，以扩大测量功能。三、导轨导轨是测量机的导向装置，直接影响测量机的精度，因而要求其具有较高的直线性精度。在三坐标测量机上使用的导轨有滑动导轨、滚动导轨和气浮导轨，但常用的为滑动导轨和气浮导轨，滚动导轨应用较少，因为滚动导轨的耐磨性较差，刚度也较滑动导轨低。在早期的三坐标测量机中，许多机型采用的是滑动导轨。滑动导轨精度高，承载能力强，但摩擦阻力大，易磨损，低速运行时易产生爬行，也不易在高速下运行，有逐步被气浮导轨取代的趋势。目前，多数三坐标测量机已采用空气静压导轨（又称为气浮导轨、气垫导轨），它具有许多优点，如制造简单、精度高、摩擦力极小、工作平稳等。气浮技术的发展使三坐标测量机在加工周期和精度方面均有很大的突破。目前不少生产厂在寻找高强度轻型材料作为导轨材料，有些生产厂已选用陶瓷或高膜量型的碳素纤维作为移动桥架和横梁上运动部件的材料。另外，为了加速热传导，减少热变形，ZEISS公司采用带涂层的抗时效合金来制造导轨，使其时效变形极小且使其各部分的温度更加趋于均匀一致，从而使整机的测量精度得到了提高，而对环境温度的要求却又可以放宽些。第三节 三坐标测量机的测量系统三坐标测量机的测量系统由标尺系统和测头系统构成，它们是三坐标测量机的关键组成部分，决定着CMM测量精度的高低。一、标尺系统标尺系统是用来度量各轴的坐标数值的，目前三坐标测量机上使用的标尺系统种类很多，它们与在各种机床和仪器上使用的标尺系统大致相同，按其性质可以分为机械式标尺系统（如精密丝杠加微分鼓轮，精密齿条及齿轮，滚动直尺）、光学式标尺系统（如光学读数刻线尺，光学编码器，光栅，激光干涉仪）和电气式标尺系统（如感应同步器，磁栅）。根据对国内外生产CMM所使用的标尺系统的统计分析可知，使用最多的是光栅，其次是感应同步器和光学编码器。有些高精度CMM的标尺系统采用了激光干涉仪。二、测头系统（一）测头三坐标测量机是用测头来拾取信号的，因而测头的性能直接影响测量精度和测量效率，没有先进的测头就无法充分发挥测量机的功能。在三坐标测量机上使用的测头，按结构原理可分为机械式、光学式和电气式等；而按测量方法又可分为接触式和非接触式两类。1．机械接触式测头机械接触式测头为刚性测头，根据其触测部位的形状，可以分为圆锥形测头、圆柱形测头、球形测头、半圆形测头、点测头、V型块测头等（如图9-5所示）。这类测头的形状简单，制造容易，但是测量力的大小取决于操作者的经验和技能，因此测量精度差、效率低。目前除少数手动测量机还采用此种测头外，绝大多数测量机已不再使用这类测头。2．电气接触式测头电气接触式测头目前已为绝大部分坐标测量机所采用，按其工作原理可分为动态测头和静态测头。（1）动态测头测杆安装在芯体上，而芯体则通过三个沿圆周1200分布的钢球安放在三对触点上，当测杆没有受到测量力时，芯体上的钢球与三对触点均保持接触，当测杆的球状端部与工件接触时，不论受到X、Y、Z哪个方向的接触力，至少会引起一个钢球与触点脱离接触，从而引起电路的断开，产生阶跃信号，直接或通过计算机控制采样电路，将沿三个轴方向的坐标数据送至存储器，供数据处理用。可见，测头是在触测工件表面的运动过程中，瞬间进行测量采样的，故称为动态测头，也称为触发式测头。动态测头结构简单、成本低，可用于高速测量，但精度稍低，而且动态测头不能以接触状态停留在工件表面，因而只能对工件表面作离散的逐点测量，不能作连续的扫描测量。目前，绝大多数生产厂选用英国RENISHAW公司生产的触发式测头。（2）静态测头静态测头除具备触发式测头的触发采样功能外，还相当于一台超小型三坐标测量机。测头中有三维几何量传感器，在测头与工件表面接触时，在X、Y、Z三个方向均有相应的位移量输出，从而驱动伺服系统进行自动调整，使测头停在规定的位移量上，在测头接近静止的状态下采集三维坐标数据，故称为静态测头。静态测头沿工件表面移动时，可始终保持接触状态，进行扫描测量，因而也称为扫描测头。其主要特点是精度高，可以作连续扫描，但制造技术难度大，采样速度慢，价格昂贵，适合于高精度测量机使用。目前由LEITZ、ZEISS和KERRY等厂家生产的静态测头均采用电感式位移传感器，此时也将静态测头称为三向电感测头。图9-7为ZEISS公司生产的双片簧层叠式三维电感测头的结构。测头采用三层片簧导轨形式，三个方向共有三层，每层由两个片簧悬吊。转接座17借助两个X向片簧16构成的平行四边形机构可作X向运动。该平行四边形机构固定在由Y向片簧1构成的平行四边形机构的下方，借助片簧1，转接座可作Y向运动。Y向平行四边形机构固定在由Z向片簧3构成的平行四边形机构的下方，依靠它的片簧，转接座可作Z向运动。为了增强片簧的刚度和稳定性，片簧中间为金属夹板。为保证测量灵敏、精确，片簧不能太厚，一般取。由于Z向导轨是水平安装，故用三组弹簧2、14、15加以平衡。可调弹簧14的上方有一螺纹调节机构，通过平衡力调节微电机10转动平衡力调节螺杆11，使平衡力调节螺母套13产生升降来自动调整平衡力的大小。为了减小Z向弹簧片受剪切力而产生变位，设置了弹簧2和15，分别用于平衡测头Y向和X向部件的自重。在每一层导轨中各设置有三个部件：①锁紧机构：如图9-7b所示，在其定位块24上有一凹槽，与锁紧杠杆22上的锁紧钢球23精确配合，以确定导轨的“零位”。在需打开时，可让电机20反转一角度，则此时该向导轨处于自由状态。需锁紧时，再使电机正转一角度即可。②位移传感器：用以测量位移量的大小，如图9-7c所示，在两层导轨上，一面固定磁芯27，另一面固定线圈26和线圈支架25。③阻尼机构：用以减小高分辨率测量时外界振动的影响。如图9-7d所示，在作相对运动的上阻尼支架28和下阻尼支架31上各固定阻尼片29和30，在两阻尼片间形成毛细间隙，中间放入粘性硅油，使两层导轨在运动时，产生阻尼力，避免由于片簧机构过于灵敏而产生振荡。（3）光学测头在多数情况下，光学测头与被测物体没有机械接触，这种非接触式测量具有一些突出优点，主要体现在：1）由于不存在测量力，因而适合于测量各种软的和薄的工件；2）由于是非接触测量，可以对工件表面进行快速扫描测量；3）多数光学测头具有比较大的量程，这是一般接触式测头难以达到的；4）可以探测工件上一般机械测头难以探测到的部位。近年来，光学测头发展较快，目前在坐标测量机上应用的光学测头的种类也较多，如三角法测头、激光聚集测头、光纤测头、体视式三维测头、接触式光栅测头等。下面简要介绍一下三角法测头的工作原理。（二）测头附件为了扩大测头功能、提高测量效率以及探测各种零件的不同部位，常需为测头配置各种附件，如测端、探针、连接器、测头回转附件等。1．测端对于接触式测头，测端是与被测工件表面直接接触的部分。对于不同形状的表面需要采用不同的测端。图9-9为一些常见的测端形状。2．探针探针是指可更换的测杆。在有些情况下，为了便于测量，需选用不同的探针。探针对测量能力和测量精度有较大影响，在选用时应注意：1）在满足测量要求的前提下，探针应尽量短；2）探针直径必须小于测端直径，在不发生干涉条件下，应尽量选大直径探针；3）在需要长探针时，可选用硬质合金探针，以提高刚度。若需要特别长的探针，可选用质量较轻的陶瓷探针。3．连接器为了将探针连接到测头上、测头连接到回转体上或测量机主轴上，需采用各种连接器。常用的有星形探针连接器、连接轴、星形测头座等。4．回转附件对于有些工件表面的检测，比如一些倾斜表面、整体叶轮叶片表面等，仅用与工作台垂直的探针探测将无法完成要求的测量，这时就需要借助一定的回转附件，使探针或整个测头回转一定角度再进行测量，从而扩大测头的功能。常用的回转附件为如图9-11a所示的测头回转体。它可以绕水平轴A和垂直轴B回转，在它的回转机构中有精密的分度机构，其分度原理类似于多齿分度盘。在静盘中有48根沿圆周均匀分布的圆柱，而在动盘中有与之相应的48个钢球，从而可实现以为步距的转位。它绕垂直轴的转动范围为360o，共48个位置，绕水平轴的转动范围为0o～105o，共15个位置。由于在绕水平轴转角为0o（即测头垂直向下）时，绕垂直轴转动不改变测端位置，这样测端在空间一共可有48×14＋1＝673个位置。能使测头改变姿态，以扩展从各个方向接近工件的能力。目前在测量机上使用较多的测头回转体为RENISHAW公司生产的各种测头回转体，第四节 三坐标测量机的控制系统一、控制系统的功能控制系统是三坐标测量机的关键组成部分之一。其主要功能是：读取空间坐标值，控制测量瞄准系统对测头信号进行实时响应与处理，控制机械系统实现测量所必需的运动，实时监控坐标测量机的状态以保障整个系统的安全性与可靠性等。二、控制系统的结构按自动化程度分类，坐标测量机分为手动型、机动型和CNC型。早期的坐标测量机以手动型和机动型为主，其测量是由操作者直接手动或通过操纵杆完成各个点的采样，然后在计算机中进行数据处理。随着计算机技术及数控技术的发展，CNC型控制系统变得日益普及，它是通过程序来控制坐标测量机自动进给和进行数据采样，同时在计算机中完成数据处理。1．手动型与机动型控制系统这类控制系统结构简单，操作方便，价格低廉，在车间中应用较广。这两类坐标测量机的标尺系统通常为光栅，测头一般采用触发式测头。其工作过程是：每当触发式测头接触工件时，测头发出触发信号，通过测头控制接口向CPU发出一个中断信号，CPU则执行相应的中断服务程序，实时地读出计数接口单元的数值，计算出相应的空间长度，形成采样坐标值X、Y和Z，并将其送入采样数据缓冲区，供后续的数据处理使用。2．CNC型控制系统CNC型控制系统的测量进给是计算机控制的。它可以通过程序对测量机各轴的运动进行控制以及对测量机运行状态进行实时监测，从而实现自动测量。另外，它也可以通过操纵杆进行手工测量。CNC型控制系统又可分为集中控制与分布控制两类。（1）集中控制集中控制由一个主CPU实现监测与坐标值的采样，完成主计算机命令的接收、解释与执行、状态信息及数据的回送与实时显示、控制命令的键盘输入及安全监测等任务。它的运动控制是由一个独立模块完成的，该模块是一个相对独立的计算机系统，完成单轴的伺服控制、三轴联动以及运动状态的监测。从功能上看，运动控制CPU既要完成数字调节器的运算，又要进行插补运算，运算量大，其实时性与测量进给速度取决于CPU的速度。（2）分布式控制分布式控制是指系统中使用多个CPU，每个CPU完成特定的控制，同时这些CPU协调工作，共同完成测量任务，因而速度快，提高了控制系统的实时性。另外，分布式控制的特点是多CPU并行处理，由于它是单元式的，故维修方便、便于扩充。如要增加一个转台只需在系统中再扩充一个单轴控制单元，并定义它在总线上的地址和增加相应的软件就可以了。三、测量进给控制手动型以外的坐标测量机是通过操纵杆或CNC程序对伺服电机进行速度控制，以此来控制测头和测量工作台按设定的轨迹作相对运动，从而实现对工件的测量。三坐标测量机的测量进给与数控机床的加工进给基本相同，但其对运动精度、运动平稳性及响应速度的要求更高。三坐标测量机的运动控制包括单轴伺服控制和多轴联动控制。单轴伺服控制较为简单，各轴的运动控制由各自的单轴伺服控制器完成。但当要求测头在三维空间按预定的轨迹相对于工件运动时，则需要CPU控制三轴按一定的算法联动来实现测头的空间运动，这样的控制由上述单轴伺服控制及插补器共同完成。在三坐标测量机控制系统中，插补器由CPU程序控制来实现。根据设定的轨迹，CPU不断地向三轴伺服控制系统提供坐标轴的位置命令，单轴伺服控制系统则不断地跟踪，从而使测头一步一步地从起始点向终点运动。四、控制系统的通信控制系统的通信包括内通信和外通信。内通信是指主计算机与控制系统两者之间相互传送命令、参数、状态与数据等，这些是通过联接主计算机与控制系统的通信总线实现的。外通信则是指当CMM作为FMS系统或CIMS系统中的组成部分时，控制系统与其它设备间的通信。目前用于坐标测量机通信的主要有串行RS－232标准与并行IEEE－488标准。第五节 三坐标测量机的软件系统现代三坐标测量机都配备有计算机，由计算机来采集数据，通过运算输出所需的测量结果。其软件系统功能的强弱直接影响到测量机的功能。因此各坐标测量机生产厂家都非常重视软件系统的研究与开发，在这方面投入的人力和财力的比例在不断增加。下面对在三坐标测量机中使用的软件作简要介绍。一、编程软件为了使三坐标测量机能实现自动测量，需要事前编制好相应的测量程序。而这些测量程序的编制有以下几种方式。（一）图示及窗口编程方式图示及窗口编程是最简单的方式，它是通过图形菜单选择被测元素，建立坐标系，并通过“窗口”提示选择操作过程及输入参数，编制测量程序。该方式仅适用于比较简单的单项几何元素测量的程序编制。（二）自学习编程方式这种编程方式是在CNC测量机上，由操作者引导测量过程，并键入相应指令，直到完成测量，而由计算机自动记录下操作者手动操作的过程及相关信息，并自动生成相应的测量程序，若要重复测量同种零件，只需调用该测量程序，便可自动完成以前记录的全部测量过程。该方式适合于批量检测，也属于比较简单的编程方式。（三）脱机编程这种方式是采用三坐标测量机生产厂家提供的专用测量机语言在其它通用计算机上预先编制好测量程序，它与坐标测量机的开启无关。编制好程序后再到测量机上试运行，若发现错误则进行修改。其优点是能解决很复杂的测量工作，缺点是容易出错。（四）自动编程在计算机集成制造系统中，通常由CAD/CAM系统自动生成测量程序。三坐标测量机一方面读取由CAD系统生成的设计图纸数据文件，自动构造虚拟工件，另一方面接受由CAM加工出的实际工件，并根据虚拟工件自动生成测量路径，实现无人自动测量。这一过程中的测量程序是完全由系统自动生成的。二、测量软件包测量软件包可含有许多种类的数据处理程序，以满足各种工程需要。一般将三坐标测量机的测量软件包分为通用测量软件包和专用测量软件包。通用测量软件包主要是指针对点、线、面、圆、圆柱、圆锥、球等基本几何元素及其形位误差、相互关系进行测量的软件包。通常各三坐标测量机都配置有这类软件包。专用测量软件包是指坐标测量机生产厂家为了提高对一些特定测量对象进行测量的测量效率和测量精度而开发的各类测量软件包。如有不少三坐标测量机配备有针对齿轮、凸轮与凸轮轴、螺纹、曲线、曲面等常见零件和表面测量的专用测量软件包。在有的测量机中，还配备有测量汽车车身、发动机叶片等零件的专用测量软件包。三、系统调试软件用于调试测量机及其控制系统，一般具有以下软件。（1）自检及故障分析软件包：用于检查系统故障并自动显示故障类别；（2）误差补偿软件包：用于对三坐标测量机的几何误差进行检测，在三坐标测量机工作时，按检测结果对测量机误差进行修正；（3）系统参数识别及控制参数优化软件包：用于CMM控制系统的总调试，并生成具有优化参数的用户运行文件；（4）精度测试及验收测量软件包：用于按验收标准测量检具。四、系统工作软件测量软件系统必须配置一些属于协调和辅助性质的工作软件，其中有些是必备的，有些用于扩充功能。（1）测头管理软件：用于测头校准、测头旋转控制等；（2）数控运行软件：用于测头运动控制；（3）系统监控软件：用于对系统进行监控（如监控电源、气源等）；（4）编译系统软件：用此程序编译，生成运行目标码；（5）DMIS接口软件：用于翻译DMIS格式文件；（6）数据文件管理软件：用于各类文件管理；（7）联网通讯软件：用于与其他计算机实现双向或单向通讯。
作为航空发动机和地面燃气轮机等的核心主承力部件，高温合金叶片需要具有高强度、高韧性、抗腐蚀、抗疲劳和抗冲击的优良性能，因为其形状复杂、质量要求高、制造难度极大，被称为制造技术的“皇冠上的明珠”。长久以来，该项技术一直由国外发达国家垄断，中国从上世纪60年代开始进行研发，始终进步较慢。近年来，上海大学省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室联合中国航发北京航空材料研究院、华中科技大学、上海交通大学、上海电气中央研究院科研人员组成的科研团队，在国家“两机”重大专项（航空发动机和燃气轮机重大专项）和中航发商用航空发动机公司的支持下，终于在这个领域实现了巨大突破，打造出了“中国产”飞机发动机双层壁超冷单晶叶片，达到了发达国家同等技术水平，完成了“并跑”的目标。日前，记者采访了上海大学高品质特殊钢冶金与制备省部共建国家重点实验室主任任忠鸣教授。这是一个重大的使命40多年来，任忠鸣一直在冶金领域默默奋斗。2005年，国家启动大飞机重大专项后，任忠鸣团队瞄准“飞机发动机叶片”制造这一技术难题，在科研工作中先后攻克了F级燃气轮机用空心单晶叶片制备、CJ1000航空发动机用非轴对称双联单晶空心静子叶片制备及其一系列涡轴、涡扇发动机用定向、单晶叶片制备技术。自2013年起，任忠鸣团队与中国航空发动机集团公司上海商用发动机公司联合开展单晶双层壁叶片的制备研究，解决了复杂陶瓷型芯整体制造、双层壁单晶叶片定向凝固和叶片质量检测等技术难题。最终，任忠鸣团队实现了飞机发动机叶片自主制造的重大突破，令人欢欣鼓舞。高温合金是最复杂的合金材料耐热1500度的性能优良合金材料究竟是如何打造的呢？从20世纪30年代后期起，英、德、美等国就开始研究高温合金，这种材料一般是指以铁、镍、钴为基的合金。任忠鸣告诉记者，高温合金是人类有史以来打造的最复杂的合金材料，其中包含了20多种合金元素，还要精准控制含量。高温合金材料的打造也不是一蹴而就的，需要通过3个步骤才能实现。任忠鸣说：“第一步是冶炼铸造过程，这涉及到凝固结晶的控制技术，在钢铁的精炼过程中，我们积累了大量的经验；但目前最优质的配方，也只能达到1150度的熔点温度。第二步是要给材料穿上隔热‘衣服’，也就是热障涂层，这些涂层往往就是陶瓷材料，陶瓷材料虽然可以耐高温；但是比较薄，又比较脆，如果用传统工艺容易产生脱落，目前采用比较多的方法是火焰喷涂、等离子喷涂，电子束喷涂等方法，使得陶瓷和金属之间的连接更加牢固，这样的组合又可以将熔点增加100度。最后一个步骤是冷却，鲜为人知的是发动机叶片内部是空心的，我们采用叶片内部吹气冷却的方法，提高其耐热温度，这些气体通过外部的轴和孔道进入，经过这道工序叶片的耐热温度又增加了250度。” 今天，“中国造”的飞机发动机叶片已经取得部分突破，在军事飞机上应用，实现了发动机叶片的国产化。这个领域不可能弯道超车但技术要运用在民用飞机上，还有很长的路要走。任忠鸣说，因为民用飞机涉及商业化，会牵涉知识产权问题和成本问题，中国人必须要另辟蹊径，打造自主知识产权的技术，而且这种技术必须要考虑到未来商业化的成本问题。另外，西方发达国家还在不断自我超越，美国科学家目前已经把飞机发动机叶片的耐温能力提高到了1900度。我们与他们之间又有了新的差距。2015年4月23日，上海材料基因组工程研究院在上海大学揭牌。任忠鸣说，我们希望通过材料基因组计划来加快高温合金的研发进程，找到更加耐高温的材料，之前我们进行合金实验基本用的是“炒菜”的方法，不断试错。现在数据模型的方法已经在催化剂和功能材料的配比上取得了一些突破，下一步我们也将寻求定量的计算方法去改进高温合金的配比。而用磁场改变合金内部的均匀性问题，是任忠鸣团队打造高性能耐高温合金的另一条路径。“这个科学原理在炼钢过程中取得了很大成功，我们希望在飞机发动机叶片的打造中，它也能显示出奇效。”任忠鸣坦言，材料研究和其他科学研究还是有不同之处，它需要很长时间的实验。比如，日本科研机构做飞机发动机叶片材料的拉伸性能研究，在这种材料上加载荷，保持5年、10年、20年，记录这些金属蠕变的特性和规律，然后再用于设计和制造中。这些基础研究也是我们必须要做的，需要大量科学家协同努力，不断积累原始数据。“弯道超车在飞机发动机叶片的研发上是不可能的，我们需要的还是踏实的工作和不断探索，加倍努力，希望在不远的将来能够交出一份令全国人民满意的答卷。”任忠鸣说。
数控加工毕业论文 1 水泵特点及叶片加工要求 太浦河泵站的设计净扬程为，单泵流量50m3/s，装有6台斜150轴伸泵，叶轮直径，是国内最大的斜轴伸式水泵。由于该水泵的扬程特低、流量很大，要求水泵装置具有很高的水力效率和良好的汽蚀性能。叶片是水泵的最重要部件，它直接和决定水泵的能量指标、汽蚀性能、水压脉动和泵组的运行振动。通过国际招标，水泵由无锡水泵厂制造。该厂采用数控机床对叶片进行加工，以保证原型水泵与模型水泵有很好的水力相似，叶片各方面的技术指标可以达到或超过招标文件规定的各项技术要求。 2 水泵叶片技术要求 叶片材料 水泵叶片材料采用ZG0Cr13Ni4Mo。其化学成分见表1，物理指标见表2。 表1 ZG0Cr13Ni4Mo材料化学成分 化学成分 C Si Mn S Cr Ni Mo 含量（%） ≤ ≤ ≤ ≤ 5～ ～ ～ 表2 ZG0Cr13Ni4Mo材料物理指标 物理指标 σb σs δ ψ HB 数值 760Mpa 550MPa 15% 35% ≥240 该材料的特性是抗汽蚀性能好，可焊性好，硬度较高，耐磨损，在水轮机和水泵制造中较常使用。 叶片加工技术要求 太浦河水泵的设备招标文件编制时，兼顾了叶片常规加工和数控机床加工的两种要求。招标文件规定：叶片型线允许偏差不超过±（D为叶轮直径m），叶片厚度的允许偏差为-3%T～+6%T（T为叶片厚度）。叶片正背面的波浪度应低于2/100，在进水口等容易产生汽蚀的部位叶片波浪度应小于1/100。叶轮叶片安放角最大偏差不大于±15/。叶片表面粗糙度不得大于μm。 3 叶片加工方式 轴流式水泵的叶片加工一般采用两种方式：一种是叶片表面手工打磨的常规加工方式，另一种是数控机床加工方式。 常规加工方式 常规加工方式工艺较简单，费用低，轴流式水泵叶片基本采用常规加工。其主要工艺过程如下： a：叶片固溶处理（不锈钢） b：叶片表面随形磨、打磨 c：按叶片坐标，三坐标工具检测坐标、划中心孔位置线及零度位置线 d：钻两端中心孔 e：粗加工叶片柄部 f：探伤检查 g：精加工叶片柄部 h：钻定位孔或铣键槽 I：叶片称重分组和转子体装配 j：加工叶片外球形 k：校静平衡 常规加工的叶片表面有两种处理方式。对小型水泵，叶片铸造时表面不留加工余量，叶片精度主要由木模和铸造精度来保证，变形量比较大，叶片表面极个别处（约1～2处）最大变形可达到5～6-12mm（根据叶片大小和叶型厚度）。对大型或重要的水泵，叶片铸造时表面留3～4mm加工余量，在探伤检查后，叶片表面多次采用坐标检测和打点，对其用砂轮进行手工表面打磨，重新划叶片零度线，以达到设计要求。叶片表面的精度主要由操作工及测量手段保证，一般能达到，有一定的误差。该采用坐标投影测量（游标精度、实测精度≤）。 数控机床加工 叶片采用数控机床加工是一种最先进的加工方式，虽然它的加工费用较高，但对于大型水泵河特殊要求的水泵，可以保证原型叶片的型线、表面粗糙度和精度、各叶片重量具有很高的一致性。数控机床加工主要工艺过程如下： a：叶片固溶处理（不锈钢） b：叶片表面随形磨、打磨 c：按叶片坐标，坐标投影检测坐标、划中心孔位置线及零度位置线 d：钻两端中心孔 e：粗加工叶片柄部 f：叶片坐标检测、记录、重新划叶片零度线 g：探伤检查 h：精加工叶片柄部 I：钻定位孔或铣键槽 j：叶片坐标检测、记录 k：叶片表面数控加工 l：叶片称重分组和转子体装配 m：加工叶片外球形 n：校静平衡 与常规叶片加工方式相比，数控机床加工方式增加了叶片表面坐标检测和数控加工的工艺流程。 数控机床有三轴、四轴、五轴几种形式。三轴数控机床仅有X、Y、Z三个坐标，铣刀位置不调整，宜加工一般要求的工件。四轴和五轴数控机床除有X、Y、Z三个坐标外，还有刀头旋转的坐标，可以调整加工误差，工件加工精度很高。数控机床在加工上又有轴、三轴联动、四轴联动、五轴联动的不同加工。运转速度上又可分为传统的低速铣床和的高速铣床。数控机床配置有CAD/CAM/CAE软件，可以按设计的曲面型线，仿型加工。数控加工采用不同的加工方式和加工工艺，其达到的精度、效果也不相同。 两种加工方式比较 虽然传统的低速铣床也可加工叶片的曲面，但难以控制叶片的型线，尤其在叶片比较薄的地方，传统的低速铣床在切削力的作用下，产生振动和弹性退让，降低了加工精度。一般传统三轴铣床加工表面粗糙较差和存在着加工死角，通常在工艺上还要进行大量的表面打磨。数控机床将叶片型线输入控制箱内，可以随意控制和调整铣刀的加工，用直线、圆弧命令逼近零件，控制刀位轨迹使叶片表面的实际曲线与设计的曲线完全一致，精加工后的叶片表面不用打磨，便达到设计要求。 数控机床加工的叶片型线和精度，根据编制的设计程序控制加工，可以不再对叶片表面进行检测。数控机床的精度由有关部门按规定期限定期进行检验，所以它的可靠性和精度远高于常规叶片加工后的检测方式。 4 太浦河水泵叶片加工 太浦河泵站斜150轴伸泵叶轮直径米，每个叶轮有三个叶片，每个叶片重～，共18个叶片。为保证水泵叶片的加工质量，无锡水泵厂选择了富春江水工机械厂的五轴联动数控机床，它的加工效果非常好。 数控机床加工的太浦河水泵叶片，叶片加工精度实测数值： 叶片正面波浪度～，集中区域～，并均匀分布。 叶片背面波浪度～，其中≤1/100的区域占总面积的。 叶片表面粗糙度～μm，集中分布区域～μm。 实测2502个点坐标，其坐标误差-3～+4mm，绝对值≤3mm的占。 按要求每个叶片重量误差≤39kg。实测18个叶片，重量误差0～35kg，其中≤25kg的占，≤10kg的占50%。 坐标误差即为叶片允许误差，叶轮直径，允许误差为±。 5 数控机床加工的性 数控机床的价格比较贵，所以加工的费用比常规加工的要高。加工费用由机床折旧费、日常维护费、操作人员和管理人员费、加工中的正常损耗如刀具、电、气、冷却液等费用构成。最简单的方法是单位工时价格×工时数。工时包括软件计算工时和装夹、换刀等工时。确定数控加工的方法非常丰富，从轴至5轴联动，速度从低速至高速、工艺变化很多，刀位轨迹变化多，为有良好的经济性，应根据不同加工件的产品质量要求，选定最优数控加工程序和经济的加工方法。 比如，加工余量的确定是为了保证叶片能加工出来，应根据叶片大小、厚度，选择合适的叶片单面加工余量，太浦河水泵叶片的尺寸可放5～13mm余量；叶片根部、进出口边圆角等处可考虑以磨代铣降低费用。为了经济、高效又高精度的加工叶片，加工精度可通过人机交互设定。粗加工时三轴联动重切削加工去除大量表面余量，精加工时采用五轴联动高速加工，消除加工死角及薄壁处的振动和弹性退让，表面加工后不用打磨。在运行软件上可以首先用CAD三维设计、造型叶片，修改叶片表面缺陷，对表面光滑处理。然后用CAM灵活设计加工方法、确定加工参数、刀具等，进行刀轨的校核、编辑、优化、模拟仿真以获得最佳加工刀位轨迹，通过后处理程序生成加工程序。 太浦河水泵的叶轮直径，每个叶片重，由于委托外厂数控机床加工，每个叶片费用近8万元。0Cr13Ni4Mo的材料比较硬，如叶片铸造余量留得比较大，将增加数控机床的加工量和加工工时数。控制叶片的铸造质量，可以控制加工费用。 6 结束语 太浦河水泵叶片采用数控机床加工，叶片表面取得了很高的加工精度，保证了产品质量。随着我国经济实力的增加和机械加工的进步，水轮机制造厂已普遍使用数控机床，使水轮机叶片的加工水平大大提高，这也是水泵行业方向。 工程建设单位和设计单位，应该根据工程的重要性和特殊性，对水泵叶片的加工提出明确要求。对重点工程和特殊要求的水泵，采用数控机床加工水泵叶片。 对本答案还满意，请采纳！谢谢！！！
三坐标测量仪的介绍：三坐标测量仪是指在一个六面体的空间范围内，能够表现几何形状、长度及圆周分度等测量能力的仪器，又称为三坐标测量机或三坐标量床。三坐标测量仪又可定义“一种具有可作三个方向移动的探测器，可在三个相互垂直的导轨上移动，此探测器以接触或非接触等方式传递讯号，三个轴的位移测量系统（如光栅尺）经数据处理器或计算机等计算出工件的各点（x，y，z）及各项功能测量的仪器”。三坐标测量仪的测量功能应包括尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度等。三坐标测量仪工作原理：测量机的采点发讯装置是测头，在沿X，Y，Z三个轴的方向装有光栅尺和读数头。其测量过程就是当测头接触工件并发出采点信号时，由控制系统去采集当前机床三轴坐标相对于机床原点的坐标值，再由计算机系统对数据进行处理。 以上只是理论知识，三坐标的实际应用可查找看：太友科技三次元测量仪解决方案：
江苏激光联盟导读：本文从三个部分进行了研究：金属-金属、金属陶瓷和金属间梯度材料。本文为第三部分。3．3． Metal-intermetallic梯度材料虽然可以通过铸造或粉末冶金工艺从金属间化合物中制造接近最终几何形状的零件，但生产成本很高，而且由于在这些方法中使用了模具，最终产品的形状不能非常复杂。在新的制造方法中，AM在金属间化合物制造零件方面表现出了良好的潜力，因为它具有开发新合金的能力，并尽可能地将生产集成到接近最终形状(没有任何几何限制)。然而，关于金属间化合物的固化/低温开裂的高敏感性、孔隙的形成和化学成分的不均匀性是研究金属间化合物AM的主要挑战。Al-Si3N4纳米复合材料制备的不同步骤。为了制备不同的基于粉末冶金的纳米复合材料，各种材料被用作基体或增强剂。例如，Matli等人(2017)采用了一种新型的MW烧结，然后在高温下挤压，以开发不同vol%为、和的氮化硅增强纳米复合材料(上图);Simões等人(2017)制备了 wt%的CNTs增强铝和镍基复合材料;van Pham等人(2011)生产了一种碳纳米管增强纳米复合材料，碳纳米管含量为;Akbarpour等人(2014)开发了SiC纳米颗粒增强铜。这些论文都报道了纳米增强剂的加入可以提高机械性能。梯度金属间化合物在Qu等的研究中，研究了激光熔化沉积(LMD)方法处理的Ti/TiAl的梯度结构，为航空发动机涡轮叶片和涡轮盘材料提供了一种新的候选材料。沉积尺寸约为60 × 55 × 6 mm的薄壁形貌和室温拉伸试样的腐蚀形貌(可能是切割或抛光过程中与制备介质的反应)分别见图18a和图b。在微观结构评估中，在化学成分为(最终层)的区域观察到由γ-TiAl和α2-Ti3Al组成的全层状(FL)组织(图18c和d)，而由于铝含量的变化，在梯度区观察到不同层宽的α/β编织物的通常组织(图18e-h)。在不同工艺参数下制备的3个样品的极限抗拉强度(UTS)均可达，但Ti/TiAl梯度结构的延性很低。图18 a) LMD方法处理的Ti/TiAl薄壁梯度结构照片。b)室温拉伸试样的腐蚀形貌。c) 的光学显微组织。TEM亮场显微组织:d) , e), f) ti - 17al - zr - Mo, g) , h)(从上到下梯度结构顺序)在另一种方法中，考虑到激光增材制造技术中常见的断裂和氧化问题，Ge等人采用了清华大学开发的一种新的电子束选择性熔化(EBSM)技术来生产TiAl/Ti3Al和Ti6Al4V/Ti3Al梯度结构。在这种新技术中，一方面，对基体和粉末层进行预热可以降低热应力(这对于合成TiAl和Ti3Al等脆性化合物非常重要)。另一方面，真空环境可以防止杂质和合金元素的氧化。在本研究中，在实现无裂纹梯度结构和每个区独特的微观结构的同时，表明过渡区厚度及其化学成分受束流的显著影响。考虑到Ti-48Al有最大的多弧离子镀二元合金的室温延性和铬和铌元素的添加会导致改善低温韧性和抗氧化性能的合金，Yan等研究了Ti的梯度结构/Ti-48Al-2Cr-2Nb (Ti / Ti4822)通过LMD技术制作的。考虑到Ti - 48al在TiAl二元合金中具有最大的室温延性，而加入铬和铌元素可以提高合金的低温延性和抗氧化性，Yan等研究了LMD技术制备的Ti/Ti- 48al - 2cr - 2nb (Ti/Ti4822)的梯度结构。Fu和Chan (2013b)首先研究了两种尺寸情况下第一次剪切操作中不同状态的板料微观组织演化，如下图所示。变形初期形成连接凸模边缘的剪切带，随着参与变形的晶粒数量的减少，剪切带变得模糊。随着冲头运动，剪切过程中参与的晶粒增多，剪切带明显。当试样尺寸较大、晶粒尺寸较细时，沿剪切带方向的晶粒被严重旋转和拉长。侧向变形量在远离剪切带的区域减小。当尺度因子为，退火温度为750℃时，试样厚度上约有一粒晶粒时，只有少量滑移来完成变形。在两种尺寸情况下，不同状态和冲程的板料在一次成形过程中的微观组织。在另一项相关研究中，Wang等人使用WAAM体系生产了梯度氧化铝钛结构。在他们的研究中，除了之前考虑的特性外，还评估了TiAl分级金属间化合物的氧化行为(在800℃下100小时，然后在空气下冷却)。图19为铝化钛梯度结构沿沉积方向(从上到下)不同位置的氧化层截面。图19 氧化断面的扫描电镜、相应的EDS元素图以及氧化测试后不同基体上形成的氧化层示意图。在距离顶部 mm的位置A，基体通常由γ-TiAl组成。在此位置，氧化层可分为三部分。最外层和最内层由TiO2 + Al2O3的混合物组成。它们之间还存在致密连续的Al2O3层，作为O和Ti扩散的屏障。可以理解的是，由于TiO2的多孔性，连续的Al2O3层比TiO2层或Al2O3和TiO2的组合要好得多。从图19中对梯度结构不同位置的评价可以看出，高温氧化过程中，只有在γ-TiAl基体相(位置A，一定程度上位置B)上才能实现Al2O3层的稳定。 铁基梯度金属间化合物通常，将金属间化合物合金与常规合金以梯度切割的形式结合，可以作为克服第节开头提到的制造和加工问题的一种解决方案。在这方面，以及这次针对铁基金属间化合物，Durejko等人研究了Fe3Al/SS316L梯度管(可用于蒸汽动力装置)的AM的设计、工艺和冶金方面。在本研究中，考虑到管的工作条件，制备并检测了两种不同径向梯度的样品，根据哪个组件(SS316L或Fe3Al)在管的内侧，哪个组件在管的外侧(图20a, b)。得到的样品表面宏观检查显示有变形和多裂纹(图20c)，之后通过修改数据矩阵代码(datamatrix code, DMC)并通过试错实验得到无裂纹且几何形状符合要求的样品，从而获得最佳的处理参数。图20 a, b)分别为SS316L/Fe3Al和Fe3Al/SS316L样品的径向梯度截面示意图。c)部分变形开裂的试验梯度管。d, e) SS316L/Fe3Al试样截面的线性元素分析结果和硬度结果。f, g)分别为Fe3Al/SS316L试样截面的线性元素分析结果和硬度结果。虽然，与SS316L/ fe316l梯度样品不同，Fe3Al/SS316L梯度样品横断面的线性元素分析并没有清楚地显示出化学梯度(比较图20d, f)，两个样品横断面的硬度逐渐变化(图20e，g)表示两种样品的Fe3Al和SS316L之间都发生了平稳过渡。此外，可以看到，高显微硬度已记录为两个结构部件(约500 HV的SS316)，这是由于合金元素饱和，凝固的组织作为快速冷却的结果，和高度强化均匀性。在另一种产生铁铝化物的梯度结构的努力中，Shen等人尝试使用WAAM方法进行原位合金化。由于低碳钢基体的稀释，底层晶粒/晶界内的针状碳化物析出硬化，随着Al含量的增加，中层粗柱状Fe3Al晶粒向上层等轴状FeAl晶粒发生了明显的组织变化。设计和实际化学梯度的近似是他们最重要的发现。编织复合材料建模层次结构有限元分析微尺度模型确定基体/纤维的机械性能，中尺度模型确定编织复合材料的弹性性能，宏观模型确定复合材料结构的弹性响应。有限元模型通常采用多尺度建模方法。微观模型预测了注入树脂纱线的机械性能。通常，微尺度建模使用解析方程，如Halpin-Tsai半经验模型或CCM。在微尺度建模过程中考虑了纱线孔隙率、基体和纤维体积分数。编织复合材料的中尺度建模利用了由于编织复合材料的重复特性而存在的周期性边界条件。所有的有限元模型都专注于将编织体表示为RVE, RVE是表示整个编织体几何形状的最小子体积。中尺度模型可以预测编织复合材料的机械性能，并可以可视化RVE内部的应力和应变分布。最后，一个宏观模型可以预测整个编织复合材料结构的弹性响应。采用中尺度模型计算的均质弹性特性作为预测编织复合材料结构整体性能的输入。用于分析编织复合材料的建模层次结构如上图所示。使用有限元方法检测编织复合材料的路线图已由Lomov等人描述。同时，在拉伸试验中，中间部分含有约 at % Al合金的屈服率、抗拉强度和塑性分别为、 MPa和，这是由于合金的晶粒相对较细，FeAl硬相的含量相对较低。尽管有这些结果，但对于这种梯度结构的腐蚀行为评价的缺乏，在其应用方面仍有一些重要的问题有待解决。在其他地方，利用Fe-Fe3Ni梯度材料后热处理过程中的原位中子衍射，Shen等人表明，尽管Fe3Ni相的热膨胀系数(TEC)在加热过程中通过在Ni含量低的截面中α-Fe相的溶解而增加，Fe3Ni相中溶解的Fe通过增加晶格应变降低了TEC，从而更有效地限制了Fe3Ni的变形。这一发现有助于更好地理解和分析WAAM过程中的热裂现象。4. 数值研究除了大量的梯度材料AM的实验研究外，在材料科学和工程领域，特别是近年来，已经进行了一些数值研究。预测凝固组织和相变，实现安全梯度设计(最小开裂敏感性)，分析变形和残余应力，找到最佳工艺参数等。一般而言，只要理解AM加工fgf的原理和机制，包括熔化和凝固的概念、材料相互作用的热机械和动机械、转移现象、集中热通量(如激光与材料的相互作用)等，通过精确和尽可能精确的数值模拟，可以获得更详细和补充的实验结果信息。因此，鉴于数值研究的重要性，下面将尽可能对其中一些研究进行评述。如上所述，凝固行为一直是数值研究的课题之一。例如，Lin等人以SS316L/Rene88DT梯度材料的快速激光成形(LRF)为模型(图21a)。在平行于梯度方向的截面上的实验研究中，观察到凝固组织为柱状枝晶，在整个梯度沉积过程中外延生长，除了纯净的Rene88DT区顶部为等轴枝晶(图21c-e)。利用Hunt模型和Gäumann等人结合KGT和LKT模型，可以预测梯度沉积不同化学成分区枝晶柱状向等轴转变(CET)的有利凝固条件(图21b)。比较流行的固化条件(温度梯度和凝固速率)和预测显示,在每一层凝固的最后阶段,条件为各向等大的增长,但由于后续层的重熔过程中沉积,只有最后一层的顶部,等轴枝晶结构明显，因此柱状枝晶结构在梯度沉积中占主导地位。同样，Lin等讨论了Ti6Al4V/Rene88DT梯度材料中凝固组织从柱状向等轴状转变的有利条件。图21 a) SS316L/Rene88DT梯度沉积综述。b) CET曲线的不同化学成分区域梯度沉积温度梯度的函数(G)和凝固速度(V)(阴影区域和箭头路径显示凝固条件的范围的激光快速成型多层沉积和凝固条件下的熔池分别使用的处理参数)。c-e) SS316L、40%SS316L + 60% Rene88DT和Rene88DT微结构。另一个关键和值得注意的数值问题，特别是近年来，是预测梯度结构的相变和二次相的形成的可能性，因为它可以通过设计无不良相组成的梯度有效地避免在制造过程中开裂。例如，在Carroll等人的研究中，通过DED对由SS304L和IN625制备的梯度结构进行了实验研究，并通过计算相图(CALPHAD)方法进行了热机械建模。在实验研究中，在一个化学成分约为79 wt. %SS304L和21 wt. % IN625的区域发现了微裂纹(图22a)。图22 a)裂纹的BSE图像。b)裂纹区域测量和设计的化学成分表。c-h)裂纹周围主要元素的EDS图。i)平衡相分数作为裂化区化学成分的温度函数。j)在950-1100℃温度范围内，平衡相分数作为IN625合金重量分数的函数计算。尽管在裂纹附近这一区域测量(实际)和设计的化学成分相似(图22b)，但从图22c-h中裂纹周围区域的EDS图可以看出，裂纹内存在铌和钼碳化物。另一方面，对于裂化区附近的化学成分作为平衡相分数随温度变化的热机械计算结果(图22i)表明，单碳化物(MC)析出物在580到1100°C之间有一个稳定区域。其他几种金属间化合物和M23C6碳化物也在相对较低的温度下进行了预测，尽管它们在较宽的温度范围内具有热机械稳定性，这是因为它们的冷却速率高，而且在实验评估中没有观察到它们缓慢的沉淀动机械。裂纹BSE图像(a);计划和测量的成分表(重量百分率100微米)(b);组成元素(c-h)的EDS图。通过SEM和EDS进一步研究了79% wt%的SS304L区域，以确定是否成分或微观结构变化是裂纹发展的原因。上图a显示了在设计成分为约79 wt% SS304L和21 wt% IN625时发现的裂缝的高倍BSE图像。计划的成分和EDS测量的成分(重量百分比，两个光谱的平均值)列在图b中，表明裂纹附近的设计成分与实验获得的基本相同。几个百分点的变化很容易解释EDS技术的局限性，其固有的不确定性约为1 wt%。因此，使用SS304L和IN625粉末的线性组合，不可能防止MC相的形成以降低开裂的概率，因为很容易超过临界成分(该相稳定性的温度和化学成分范围太大)。研究人员建议，一个合适的解决方案是使用元素粉末非线性地改变铌和钼的浓度，而不是使用更多的粉末喂食器混合合金粉末。Bobbio等人也用实验计算方法证实了测量和预测Ti6Al4V/Invar梯度中二次相的方法。虽然AM的凝固过程是非平衡的，并且与随后的复杂热循环有关，实验结果与应用CALPHAD技术对各区域相组成的热机械计算结果具有良好的相关性，表明利用平衡相图(在适当温度下)对AM工艺制备的FGMs进行相研究是有益的。因此，如实验表征和计算预测方法所证明的，层33中存在严重偏析的FeTi和Fe2Ti相，以及热循环期间由于不均匀应变产生的残余应力，导致切割过程中FGM样品中观察到的开裂和失效。由于仅依靠冷却速率作为减少AM中有害相形成的工具的不足，Bobbio等人使用热机械和动机械计算来研究三种梯度系统中不同形式的sigma（σ）相的原因：Ti6Al4V/V/SS304L、SS420/V和SS420/V/Ti6Al4V。具体而言，本研究使用Thermo Calc软件的TC-PRISMA和DICTRA模块分别测定梯度系统中sigma相的成核速率和生长速率。图23a中的时间-温度转变（TTT）图显示了含σ相区域的SS304L-V和SS420-V合金中bcc相矩阵中σ相的温度和时间依赖沉淀。图23 σ相沉淀的)TTT曲线的矩阵bcc阶段(由TC-PRISMA计算)以及冷却曲线(CC)决定从最初的冷却率(有限元分析)和b)σ相体积分数作为时间的函数在温度1100K (DICTRA计算)SS420 V / V和SS304 L/σ的合金系统包含地区。此外，有限元分析得到的这些区域的冷却曲线在此图中。可以看出，由于SS420-V合金的冷却曲线与相应TTT曲线相交的部分较大，SS420-V合金中形核形成σ相的趋势似乎更大。同时，根据1100 K温度下SS304L-V和SS420-V合金中σ/bcc两相区σ相生长的结果(图23b)， SS420-V合金中σ相的生长速率要高得多。然而，与热机械和动机械计算结果截然相反的是，在SS420/V/Ti6Al4V梯度体系中发现的σ相比Ti6Al4V/V/SS304L梯度体系中少得多。考虑到在SS420/V(图24a-e)和Ti6Al4V/V/SS304L梯度体系中σ相的数量不同以及裂纹上下晶粒尺寸的显著差异，热机械和动机械计算与实验观测之间矛盾的原因由图24f提供的原理图加以解释。图24 a-e)从SS420/V梯度系统顶部的光学宏观图，以及由EBSD技术提供的相位分布和反极图(IPF)图。f)存在有限裂纹(黑色实心曲线)和较广泛裂纹(灰色虚线曲线)时的热循环。水平虚线表示σ相形成的高温范围。事实上，在SS420/V和Ti6Al4V/V/SS304L梯度系统中，由于过程中的热应力，出现了较为广泛的裂纹，从而破坏了以传导形式的传热。随着裂纹上方的热量积累，冷却速率变得低于理想值(图24f中的灰色虚线曲线)。因此，该区域暴露在较高温度下的时间较长，有利于σ相的生长。因此，在这两个梯度体系中，与热机械和动机械计算相反，σ相比SS420/V/Ti6Al4V梯度体系形成了更多的σ相。尽管通过热机械计算和平衡相图，在预测和设计避免有害化合物形成的梯度路径方面取得了成功，与一些实验观察结果的其余差异表明，需要提供精确的模型来预测增材制造结构中可能的相。参考AM过程中的快速凝固，Mustafa等人提出了一类新的非平衡相图，称为Scheil三元投影(STeP)图，用于设计最优梯度路径(不含具有高裂纹敏感性的脆性化合物)。虽然他们的研究缺乏实证验证,Fe-Cr-Al三元体系的步骤图计算梯度结构的铁素体不锈钢和铝Thermo-Calc软件并与同一系统的平衡等温图在650°C(略低于铝的熔化温度)。根据两图预测的相场的差异和重叠程度，STeP图中的金属间相通常跨越了更宽的组成范围。值得注意的是，由于STeP图不包含固相转变，AlCr2的低温相仅在平衡图中可见，Al5Fe4的高温相仅在STeP图中可见。Bocklund等还声明,是导致溶质偏析和快速凝固形成的阶段,不存在均衡凝固,Scheil-Gulliver凝固模型用来预测熔体的凝固阶段CP Ti / Invar-36和Ti6Al4V / Invar-36梯度结构。模型的关键假设是均匀熔池和否定固相反扩散。为了证明Scheil-Gulliver模型有效预测梯度结构AM中相的可能性，并将该模型的结果与Fe-Ni-Ti三元系的平衡凝固模型进行了计算和比较，研究人员使用电子反向散射衍射(EBSD)技术的相位表征来验证模型。尽管实验分析和预测相馏分之间存在一些差异，但总的来说，平衡凝固和Scheil-Gulliver模型能够很好地预测得到的相。然而，Scheil-Gulliver模型预测的结果与实际更接近，因此，Scheil-Gulliver模型可以预测两种以上不同化学成分的相，更接近于已有相分数的实验分析结果。在这方面，Liu等人进一步比较了平衡热机械、Scheil-Gulliver凝固模型的预测结果，基于Fick定律的扩散分析，实验表征了纯铁- ni25a梯度材料的相演化和元素分布。图25a显示了根据平衡热机械、Scheil-Gulliver凝固模型和扩散分析预测的梯度结构(100% Ni25A)第五区域的相演化随温度的函数。除了平衡热机械预测和Scheil-Gulliver凝固模型(在以前的类似研究中讨论过)之间的一些差异外，γ向渗碳体相变的扩散分析结果与Scheil-Gulliver凝固模型的结果具有较高的相似性，表明该模型能够较好地预测非平衡条件下的相。图25 a)通过平衡计算、Scheil-Gulliver凝固模型和扩散分析预测了梯度结构第五区(100% Ni25A)的相演化。b)梯度结构第五区XRD谱图。c)通过EDS分析、Scheil模型、Scheil背扩散和1D扩散计算，比较梯度结构五个区域中γ基体元素的分布此外，从图25b中第五区域的XRD图可以看出，虽然Scheil-Gulliver凝固模型存在一些差异，但可以正确预测该区域存在的大部分相，结果表明，该模型比平衡预测更适用于非平衡凝固条件下的相预测。对于元素在梯度结构中的分布，如图25c所示，在γ矩阵中各组成元素分布的实验测量和计算中，虽然Scheil-Gulliver凝固模型中考虑了向固相扩散(反向扩散)，根据实验测量结果提高了元素分布的预测精度，但仍不尽如人意，因为除此之外，其他因素也会影响非平衡凝固中元素的偏析。与实际冷却速率相比，DED过程(扩散和偏析时间更长)的冷却速率更低，循环热加载，扩散分析的预测结果与实验测量的元素分布结果存在差异的原因是重熔和再凝固。增材零件的残余应力和变形是最重要和不可避免的挑战之一，用实验方法测量和控制这些问题既费时又费钱。此外，样品的制备、尺寸和零件的形状，以及x射线或中子衍射等实验方法的准确性，都对实验结果有显著影响。一种方法是通过数值模拟计算各部位的残余应力和变形。例如，Mukherjee等人利用热机械建模研究了激光辅助定向能沉积过程中残余应力和变形的演变，以制备钢或Ti-6Al-4V合金到800H合金的不同梯度接头。作为一种新颖的方法，他们使用了传热和流体流动模型(也考虑了熔池对流的影响)来精确计算过程中的温度分布，并作为一个机械模型的输入。利用JMatPro热力计算软件计算各层随温度变化的热物理和机械性质，并作为模型的输入。图26 热模拟结果:a) 800H和钢接头沿沉积-基体界面的纵向残余应力，贯穿厚度b)残余应力，c)沿构建方向的应变。d)沿沉积-基板界面的纵向残余应力，贯穿厚度e)残余应力，f) 800H和Ti-6Al-4V接头合金沿构建方向的应变。图26显示了通过减少残余应力和变形来制造梯度连接比不同连接的优点。所有图都是在沉积第10层并将零件冷却到环境温度后绘制的。由于800H合金和钢的机械性能非常接近，因此在它们之间的不同接头界面处，残余应力和应变分布没有发生突变。因此，这两种合金之间的梯度接头在降低残余应力和变形方面并没有显示出任何优势(图26a-c)。然而，由于Ti-6Al-4V的机械性能与800H合金有很大的不同，通过在它们之间制造一个梯度接头，可以使这些合金的不同接头中残余应力和应变分布的急剧变化最小(图26d-f)。在另一项研究中，Li等人同样表明，纯铜通过DED工艺直接连接到SS304L，通过在两种材料之间添加IN718作为缓冲层，可以有效消除两种材料热膨胀系数差异引起的高残余应力导致的界面开裂问题。Zhang等人报道了在H13工具钢上直接沉积纯铜合金层的Deloro 22镍基合金作为中间层的类似效应，通过添加中间层，纵向残余应力由直接沉积界面处的~385 MPa减小到~192 MPa，得到了无裂纹的结构。5. 总结与展望5．1. 总结随着增材制造技术的出现，功能梯度材料的发展趋势日益明显。定向能沉积(DED)和一定程度上的粉床熔合(PBF)工艺是基于熔化和凝固的定向能沉积工艺的子集，在金属fgf的定向能沉积研究中占了主导地位。由于熔融和凝固现象被认为是材料科学和工程的基本概念，近年来，为了更好地理解和提高梯度金属材料的AM，在这一领域进行了一些实验和数值研究。这些研究的重要结果可概括如下:1）由于梯度结构层的不同性质和复杂的时空变化，使用适合每一层成分的优化工艺参数(特别是当相邻层的成分差异很大时)是必要的，以最大限度地减少缺陷，如未熔化颗粒、气孔、变形、残余应力、不良相、偏析和开裂。2）在金属-金属梯度材料的AM中，许多情况下，梯度结构的拉伸性能往往与最弱的母材相当，并且在该组分内发生断裂，表明母材的界面处有合适的冶金结合(梯度区)。3）在基合金(如铁基和钛基合金)之间的线性梯度结构中必然会形成脆性金属间化合物等有害化合物的情况下，开裂的敏感性很高。纯元素/其他合金粉末的非线性化学梯度或过渡路径可以有效地避免不良化合物的形成和裂纹的产生。4）在金属陶瓷梯度材料中，在微观结构中获得较高的陶瓷体积分数将有助于提高材料的硬度和耐磨性。然而，只有一定体积分数的增强颗粒才能改善梯度复合材料的拉伸性能，超过一定体积分数的增强颗粒会形成粗大的枝晶相，增加未熔体颗粒在组织中的密度，从而导致过早破坏。5）在可能的情况下，在金属-陶瓷梯度结构中应用硬和韧陶瓷相的组合，可以同时提供不开裂的富陶瓷层(由于AM工艺的高热应力)和提高力学性能。6）尽管有限的研究一直在进行梯度的金属间化合物,这些研究的结果表明,该方法有很好的能力合成高效金属间化合物合金,由于实现所需的可能性和控制每一层的微观结构梯度结构。7）现有的凝固模型能够很好地预测梯度金属材料的凝固组织和改变凝固模式的有利条件，如柱状向等轴转变(CET)。8）虽然CALPHAD方法的平衡热力学分析为预测平衡相关系和确定梯度结构中的二次相提供了有价值的信息，但由于在AM中凝固是一个非平衡过程，在加工过程中材料要经历复杂的热循环，非平衡凝固模型，如Scheil-Gulliver凝固模型，提供了一个更接近和更可靠的预测可能的相沿添加制造的梯度结构。9）先进Thermo-Calc软件及其各个模块已用于动力学分析调查的成核和增长阶段以及测量元素的化学势的梯度结构除了允许执行平衡和非平衡热力学计算。10）热机械建模具有计算热历史、变形和残余应力的高精度能力，可用于设计梯度结构和优化调幅参数。例如，通过对两种具有不同力学性能的合金之间的接头进行分级，可以有效地降低两种合金在不同接头中残余应力和应变的急剧变化。 前景尽管近年来进行了有价值的实验和数值研究，但梯度金属材料与AM体系的复杂相互作用不同于传统的冶金方法，还需要进一步研究以解决金属梯度材料的AM演变所面临的挑战。从材料科学和工程的角度来看，可以提出进一步研究的方面有:1）利用AM技术加工金属玻璃基复合材料的多个参数，需要一个针对不同梯度系统的综合优化加工条件数据库。对于更复杂的实际几何形状，AM在这方面具有独特的能力，使工业更认真地投资和参与这一领域，并根据金属FGMs的AM比例改变他们的生产线。除了在线反馈系统、实验设计的统计方法和迄今为止已经使用的体积/有限元法等数学模型外，应用人工智能(AI)和机器学习技术可以在这个问题上非常有帮助。2）当基合金系在冶金上不兼容，并且由于不需要的化合物(如脆性金属间化合物)的形成而非常容易开裂时，梯度路径的设计是非常重要的。热力学和动力学建模,特别是考虑到的非平衡条件是过程和数据库,覆盖尽可能多的梯度结构的合金元素(多组分数据库)应给予更多的关注阶段预测,因此梯度路径的设计用最少的不良的阶段。3）通过使用先进的现场表征技术(如数字图像相关(DIC)技术、现场显微技术、和同步辐射计算机断层扫描(SRCT))可以提供有用的信息，了解梯度材料在工作条件下的行为，并成为解决当前梯度结构弱点的关键一步。来源：Additive manufacturing of functionallygraded metallic materials: A review of experimental and numerical studies，Journal of Materials Research and Technology，参考文献：Koizumi M. FGM activities in Japan. ComposB Eites Part B:Engineering 1997;28(1e2):1e4.，Mahamood RM, Akinlabi E. Functionally graded materials.，Springer International Publishing; 2017.；StudartAR. Biological and bioinspired composites with spatially tunable heterogeneous Funct，Mater 2013;23(36):4423e36.
Engines are the "hearts" of all the spacecraft instrumentations. To planes in particular, engines determine the flying speed, mobility, voyage, effective load, reliability, economy and the ability to adapt the environment of them. As the most important part of an engine, the warm wheel not only transforms part of the heat and pressure of the high temperature gas into mechanical energy, but also drives compressor and some parts of accessories to work. The turbine blades are one of the essential parts of Aeroengine turbine with the most significance. Being the hot end components of high temperature, peak load and complicated structure, their designing and manufecturing performance as well as reliability will directly affect the performance level of durability and longevity of the whole machine. Therefore, the research on the problem of losing efficiency of tuibine blades has a great significance for improving the safety of operation of engines and correctly evaluating the damage form and degree. The paper first and foremost summerizes and introduces the working principles and structural composition of the warm wheels of engines; secondly, it briefly describes and analyses the form and cause of losing efficiency of turbine blades by understanding the working conditions and environment of them. Then it sums up and discusses the relevant problems of examining and preventing the failure of them. The ultimate goal of it is to avoid the accidents related to warm wheels, ensuring the safety of planes and flight.
清华大学许庆彦老师组的教师团队特别优秀，而且在学校里学书方面也是权威的，如果可以加入他的团队，一定要好好学习，锻炼。
清华大学许庆彦老师组很好。许庆彦团队在国内率先开展了航空发动机单晶高温合金涡轮叶片建模与仿真的系统深入研究，研发了具有完全自主知识产权的单晶高温合金定向凝固多尺度模拟软件系统。该获奖项目对单晶高温合金涡轮叶片定向凝固过程开展了宏、微观多尺度耦合建模，既能模拟宏观的温度场、溶质场，以及介观晶粒度，近能模拟枝晶的生长。项目成果已成功应用于涡轮叶片的制造，是国内航空发动机单晶涡轮叶片研制中首次应用的国产软件，填补了国内空白，打破了跨国公司的软件垄断，显著提升了我国单晶涡轮叶片的制备技术水平，为先进航空发动机的研制提供了坚实的技术支撑。
这个问题比较复杂，可以当我们研究生毕业论文去写了...这只能给你说个大概了。首先压气机每一级叶片都是分为静叶和动叶的（不是你说的风扇，那个只有一级动叶），涡轮做功带动前面的压气机的动叶（也可以理解为转子）旋转对从进气道进来的空气进行压缩。它并不是你说的每一级的速度是一样的，压气机整体是收缩的通道，空气压缩后体积变小了，最多也只能说是角速度一样；在级与级之间的每一级的压气机转子的角度（这里面是有很多角度的）也是不同的，这个主要根据设计人员来决定，考虑的因素会很多，不仅仅是只考虑压缩比的因素（效率、空间、防止喘振和发动机结构之间配合等等）。还有一个问题，压气机是增压减速的，最好可以减速到零，动压力全部转化为静压力（当然这几乎是不可能的）。可不是你说的加速啊。可以简单来说压气机工作原理，动叶起到压缩的作用，可是由于动叶旋转后（目前常用的是轴流式压气机）将会使得空气具有一个切向的速度，所以无法直接立刻进入下一级动叶进行压缩，需要一级静叶使得空气再只进行轴向运动（切向速度为零）；静叶的作用是保证压气机的压气效率。目前的军用航空发动机压气机的级数6、7级左右，总压缩比在25+，开始的几级压缩比很高，后几级压缩比也就，主要是为了保证效率，和以一个稳定的流场进入燃烧室，从而提高燃烧效率；民用的级数更多10+，总压缩是越高越好，（这个和经济性相关）有40+。只能说成这样了，我就不找个大段的文章粘过来给你看了，如果你想具体从原理到设计的了解航空发动机的压气机工作原理，可以自己去找本书看看，相关的：叶轮机工作原理，流体力学等等
纤维增强树脂基复合材料层合结构具有比强度高、比刚度大、阻尼特性好、疲劳寿命长、结构可设计性强等优点,在航空、航天及一些特殊领域中被广泛使用。然而,复合材料的各向异性,非均匀性等特点给复合材料结构的力学分析带来了一系列的挑战。尤其在航空航天领域,飞行器在运行过程中所处的环境和所受的载荷都非常复杂。除了考虑飞行器在这些复杂环境下的自振特性和确定性外载作用下的动力响应外,考虑随机性外载的影响也不容忽视。随机振动理论和方法就是处理这类问题的先进思想和重要手段,但在国内外航空航天领域中还很少实际应用,主要原因之一就是现有随机振动分析方法复杂而且低效,这在很大程度上限制了飞行器设计水平的提高。虚拟激励法是高效精确的随机振动分析方法,迄今已经在大跨度结构抗震、抗风,海洋平台和汽车随机振动等多个工程领域被数以百计的专家针对各工程领域的特点予以发展而取得很多实际成效。但是迄今为止,这一有力的工具却并未在航空航天领域被充分认识和应用,在这些具有战略意义的重要领域中,所应用的随机振动分析方法依然复杂低效,缺乏创新意识。本论文针对这一现状,依据航空航天领域材料和结构的复杂性,以及飞行器所处环境的复杂性,将虚拟激励法作了有针对性的发展,以完全自主版权的DDJ有限元程序系统为开发平台,完成了求解复合材料结构随机振动的高效精确分析程序。本论文中,着重对如下问题进行了研究:1.建立了基于Mindlin一阶剪切变形理论的复合材料层合板有限元分析模型,推导了层合板的有限元列式,在DDJ程序平台上对复合材料层合板的自振频率和模态进行了分析。将虚拟激励法引入到航空航天领域广泛使用的复合材料层合结构的随机振动分析中,针对复杂的复合材料结构有限元模型和非经典阻尼体系,发展了包含全部参振振型和随机激励点之间耦合项的随机振动高效求解方法,比较圆满地解决了传统计算方法精度差、效率低的应用障碍。2.本文推广虚拟激励法于敷设粘弹性阻尼层的复合材料层合结构的平稳和非平稳随机振动分析,建立了高效精确计算方法。尤其是综合考虑了粘弹性阻尼材料的性能参数随频率变化的特点以及复合材料层合结构本身的模态阻尼,建立了组合系统的非经典阻尼表达。为了解决随频率变化的非经典阻尼体系的平稳/非平稳随机响应,本文结合精细积分方法提出了一种直接解法,只需用原系统的实模态对虚拟激励法做出相应的发展,就可精确地求解频变阻尼系统的随机振动。据此对飞机水平尾翼的复合材料安定面结构进行了模拟研究,从精细的计算模型及合理的计算结果可以看出,本文所提出的方法对于这类相当复杂的复合材料结构的随机振动分析十分有效。3.研究飞机对大气紊流响应的主要方法是随机振动功率谱法。用高效、精确的分析方法计算不同飞行环境下飞机的响应,以预测飞机疲劳寿命和可靠度等是航空工程领域研究热点。本文在考虑了二维平面流中简谐振动平板产生的非定常力基础上,又按照虚拟激励法的特点同时考虑了竖向简谐风的影响,进而研究了复合材料二维机翼的大气紊流响应。随机激励谱选用了Dryden紊流频谱模型。结果表明,在处理二维机翼在大气紊流响应的随机问题中,基于简谐响应分析的虚拟激励法不但是精确算法,而且效率非常高,具有很大的实用优势。发展这一方法对于该领域的数值计算是很有价值的。4.计算流体动力学(CFD)是研究流体动力学的有力工具。本文为计算机翼颤振/抖阵分析中的气动参数,首次使用雷诺平均湍流模型对二维翼型截面的颤振导数进行了求解。基于等最新提出的CFD网格控制算法以及所建立的数值风洞,计算了结构简谐运动下的气动力,并识别了湍流场中NACA0012翼型的颤振导数。将由此得到的颤振导数和气动力应用到大气紊流引起的随机振动计算中,并将计算结果与基于Theodorsen函数得出的响应解析解进行比较,得到了相当满意的一致。本文计算的CFD气动参数充分考虑了气体的分子粘性和紊流粘性,其作用相当于附加阻尼,因此比Theodosen函数方法限制更少、应用范围更广,而且在此基础上还可以考虑三维流和可压缩性。因此本文实施的基于CFD的气动力计算方法具有广阔的应用前景,将成为应用虚拟激励法于航空航天结构时确定气动参数的有力工具。可以说,这一成功的尝试为随机振动方法更广泛地应用于航空航天工程走出了很重要的一步。
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叶片角度每一级都不同。单级的压气效率是有理论极限的，多级的话可以大大提高这一理论极限。具体的挺复杂。
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工厂自动化方面的论文在 轻风论文网 很多的哦，你可以参考下，如果还有不清楚的地方，可以咨询下他们的 在线辅导老师，我之前也是求助他们帮忙的，很快就给我了，当时还是 轻风论文的王老师帮忙的，态度不错，呵呵，相对于一些小机构和个人要靠谱的多.这里还有些 资料，你参考下.CAD/CAM与CMM系统集成方法的研究现代的工厂自动化—— 柔性自动促使检测技术 朝着高效和智能化的方向 发展。三坐标测量机作为一种现代检测设备，具有适应现代工厂自动化 的潜力，目前主要是提高其通用性和效率，使其对各种不同的工件 具有灵活的 应变性和高效的检测。传统的三坐标机检测技术是由 人工识别检测项目后，让三坐 标机自学习或根据设计图纸由人工输入测量程序 ，这样不但繁琐、效率低，而且工件 更换，又得重复劳动。目前各种计算 机辅助设计——CAD系统越来越完善，功能不断增强，设计者 使用起来越来越方便，而且CAD／CAH技术发展很快，在制 造业中成功地获得越来越广泛的应用，这就为CAD与三 坐标机的集成提供了条件和参照。基 于现代工业对检测技术新的要求和CAD／CAH技 术的发展，根据三坐标机本身的特点，我们 提供了设计——检测一体化的思路，同时也可用于工程反逆：测量得到的结果，可直接为设计提供数据。即实现CAD／CMM或CM M／CAD的集成，使三坐标机成为一个智能 化系统。在整个集 成过程中它们之间的通讯是很重要的部分，却也是 个瓶颈问题，阻碍着彼此优势互补。本文在 分析了各种CAD软件及其与外界接口的性能的基础 上，结合目前的 三坐标机检测标准，决定以目前国内流行的微机辅助设计系统AutoCAD、三维实 体造型软件UG、Solidage等为设计工具，其数据交换格式——IGES标准为中介，开发CAD与 CMM和CMM与CAD的接口系统，以 实现CAD与CMM自动测量系统的集成，实现CMM 与CAD的数据传 输。这样就使提高三坐标机 的测量效率和灵活适用性成为可能，可以说这 是三坐标检测技 术的一次全新的尝试。 本论文主要工作 是围绕CAD与三坐标测量机之间的数据通讯展开的。通 过读取IGES文件对实体进行分离、提 取、识别出对工件进行描述的原始信息。你参考下这篇文章，或许对你有所帮助哦~有什么不明白的上 轻风论文网看看吧.
小型三坐标测量机设计这个资料倒是不少，但多以纸质资料为主，一般图书馆、书店均有，但是你要是想找现成的论文不多见可以帮忙!!!!
1、在零件坐标系上编制的测量程序可以重复运行而不受零件摆放位置的影响，所以编制程序前首先要建立零件坐标系。而建立坐标系所使用的元素不一定是零件的基准元素。 2、在测量过程中要检测位置度误差，许多测量软件在计算位置度时直接使用坐标系为基准计算位置度误差，所以要直接使用零件的设计基准或加工基准等等建立零件坐标系。 3、为了进行数字化扫描或数字化点作为CAD/CAM软件的输入，需要以整体基准或实物基准建立坐标系。 4、当需要用CAD模型进行零件测量时，要按照CAD模型的要求建立零件坐标系，使零件的坐标系与CAD模型的坐标系一致，才能进行自动测量或编程测量。 5、需要进行精确的点测量时，根据情况建立零件坐标系（使测点的半径补偿更为准确）。 6、为了测量方便，和其它特殊需要。 建立零件坐标系是非常灵活的，在测量过程中我们可能根据具体情况和测量的需要多次建立和反复调用零件坐标系，而只有在评价零件的被测元素时要准确的识别和采用各种要求的基准进行计算和评价。对于不清楚或不确定的计算基准问题，一定要取得责任工艺员或工程师的认可和批准，方可给出检测结论。 至于使用哪种建立零件坐标系的方法，要根据零件的实际情况。一般大多数零件都可以采用3－2－1的方法建立零件坐标系。所谓3－2－1方法原本是用3点测平面取其法矢建立第一轴，用2点测线投影到平面建立第二轴（这样两个轴绝对垂直，而第三轴自动建立，三轴垂直保证符合直角坐标系的定义），用一点或点元素建立坐标系零点。现在已经发展为多种方式来建立坐标系，如：可以用轴线或线元素建立第一轴和其垂直的平面，用其它方式和方法建立第二轴等。 大家要注意的是：不一定非要3－2－1的固定步骤来建立坐标系，可以单步进行，也可以省略其中的步骤。比如：回转体的零件（圆柱形）就可以不用进行第二步，用圆柱轴线确定第一轴并定义圆心为零点就可以了。用点元素来设置坐标系零点，即平移坐标系，也就是建立新坐标系。 如何确定零件坐标系的建立是否正确，可以观察软件中的坐标值来判断。方法是：将软件显示坐标置于“零件坐标系”方式，用操纵杆控制测量机运动，使宝石球尽量接近零件坐标系零点，观察坐标显示，然后按照设想的方向运动测量机的某个轴，观察坐标值是否有相应的变化，如果偏离比较大或方向相反，那就要找出原因，重新建立坐标系。 用三个基准球完全可以把模具的基准坐标系保持下来。 1、用测量的三个基准球的球心构造平面，用其中两个球心构线，用其中一个球心为原点，可以建立一个零件坐标系。 2、在零件坐标系下测量基准元素，用各种方法可以得出基准元素与当前零件坐标系的关系（轴的夹角、原点的距离）。 3、得出两个坐标系的差别后，在建立三个基准球构造的坐标系后，通过旋转两个坐标轴的角度，平移原点一段距离，即可恢复到基准坐标系。
具体什么内容
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开题和论文，都是完整原创.
曲面测量方法研究及测量仿真 摘要3-4 ABSTRACT 4-5 第一章 绪论 9-15 引言 9 曲面测量方法 9-11 国内外研究现状 11-13 已知CAD 模型的曲面测量研究现状 11 未知CAD 模型的曲面测量研究现状 11-12 测量仿真研究现状 12-13 课题背景及主要研究内容 13-15 选题背景 13-14 论文主要研究内容 14-15 第二章 CMM 测量曲面技术研究 15-27 引言 15 CMM 测量软件 15-16 曲面的CMM 测量方式 16-19 点位触发式 16-17 连续扫描式 17-18 编程方式 18-19 曲面测量路径规划 19-23 测量路径的设计原则 19-21 曲面测量路径规划策略 21-23 测头半径补偿 23-25 测量误差评定 25-26 点位测量下的测量误差评定 25-26 扫描测量下的测量误差评定 26 本章小结 26-27 第三章 CMM 测量曲面误差分析及减小方法 27-47 引言 27 机器误差对测量误差的影响 27-33 静态误差 27-30 动态误差 30 机器误差补偿 30-33 工件坐标系的建立对测量误差的影响 33-38 产生工件坐标系建立误差的原因 34 常用的工件坐标系建立方法 34-36 不同方法下的测量误差比较 36-37 减小工件坐标系建立误差的方法 37-38 测量规划对测量误差的影响 38-42 沿法矢量规划测量路径 39 通过数学模型求测点矢量 39-42 测头半径补偿对测量误差的影响 42-44 测头的选择 42-43 测头半径补偿误差 43-44 测量人员操作水平对测量误差的影响 44-46 手动测量误差 44 实现三坐标自动测量 44-46 本章小节 46-47 第四章 已知CAD 模型的曲面测量及仿真 47-71 引言 47 三平面法与最小二乘法建立工件坐标系 47-52 工件坐标系建立过程 47-49 叶片检测中工件坐标系的建立 49-52 测点自适应分布 52-57 测点数确定 52-54 曲率差值法实现测点自适应分布 54-56 直线夹角法实现测点自适应分布 56-57 沿矢量方向进行路径规划与半径补偿 57-59 沿矢量方向规划测量路径 58 沿矢量方向补偿测头半径 58-59 测量仿真 59-70 仿真方法研究 60 最小二乘法实现初始坐标系的变换 60-62 实现测点自适应分布 62-65 测量路径仿真检验 65-66 避障点设置 66-67 DMIS 程序生成 67-68 三坐标测量数据读取 68-69 测量误差评定 69-70 本章小结 70-71