武器性能要求的不断提高对武器的设计提出了新的要求,如何提高武器系统的空气动力学特性成为武器系统外形设计必须考虑的首要问题。由此诞生了保形光学,它将导弹的导引头由半球形改成了长径比更大的椭球形。应用保形光学后大幅度减小了导弹在飞行过程中的空气阻力,大幅度提高了导弹的射程、速度,减小了导弹的雷达反射面积。 但如此设计的导引头由于其陡度高,各点的曲率变化非常大,使得不能用加工低陡度的非球面的方法来加工高陡度的非球面;因此,探索高陡度非球面的加工方法成为应用保形光学的关键问题之一。本文以基于椭圆发生器加工高陡度非球面的方法为研究对象,分析此种方法的成形原理,建立其误差模型。主要内容包括: 1.根据二次回转对称非球面的特点,用坐标变换的方法研究了此种加工方法的成形原理;给出加工刀具和加工对象参数之间的关系;据此给出了以此方法构建的点接触加工方法和线接触加工方法的几种设计思路和方案。 2.以曲面评价的最小二乘准则为基础,用小误差变换方法,从曲面的局部构造出发建立此种加工方法的误差模型,分析了由小误差假设所带来的误差;在此基础上,应用误差模型进行误差辨识,给出了误差辨识的算法。 3.基于磨粒磨损理论,在一组假设的基础之上建立了基于椭圆发生器的线接触加工方法的材料去除模型并进而建立仿真模型,给出仿真流程,研究了仿真过程中的重要量——距离的计算方法,分析了距离计算误差,并基于此误差关系提出曲面和刀具等精度离散化方法。最后用此模型研究了加工中几个重要量对加工结果的影响。 4.基于已有的研究结论,设计了一套基于椭圆发生器加工回转对称非球面的机构,并分析了机构的微调部件和驱动方法。