面向STEP-NC自由曲面特征的加工操作方法智能决策

为提升复杂零件工艺规划的集成化和智能化,提出一种基于混合算法面向STEP-NC自由曲面特征的加工操作方法智能决策方法.首先,构建了面向STEP-NC自由曲面特征的加工操作方法决策BP神经网络模型.然后,基于自适应视野策略、自适应步长策略和混沌算法给出了改进的人工鱼群算法,并与BP神经网络相融合设计了用于STEP-NC自由曲面特征加工操作方法决策的混合算法.并利用归一化的零件加工信息实现了STEP-NC自由曲面特征的加工操作方法高效智能决策.最后,通过实例验证了该方法的有效性和可行性.     

基于曲率的自适应曲面数控磨削

利用等包络迹高度控制砂轮行走路径,实现了曲面的自适应数控成型磨削,以提高曲面的磨削效率.首先,根据曲面曲率建立自适应数控成型磨削的数控模式,然后,在比较等间距行走的数控磨削方式的基础上分析曲面曲率不同的成型磨削特征,最后,进行数控成型磨削试验和检测加工曲面的成形误差,验证该自适应数控成型磨削方法的有效性.分析结果表明,利用移动磨削点的包络成型磨削可以减小砂轮磨损对加工精度的影响.此外,等包络迹高度行走的数控磨削可以根据曲面曲率调节行走路经的间距,实现自适应磨削加工,提高曲面的加工效率,而且在加工曲率较大且提高加工精度时可以较大幅度地减少砂轮行走步数.试验结果表明,当等包络迹高度小至1μm时可以形成光顺的加工曲面,在100mm×40mm范围内形状误差PV值可以达到0.285mm.     

自由曲面数控加工刀具路径的自适应算法

基于ＮＵＲＢＳ曲面造型理论，以加工质量和效率为目标，提出了确定参数方向经济步长的方法，并构造了生成自由曲面数控加工等参数平行扫描路径的自适应算法。     

自由曲面轮廓零件的寻位加工方法

为解决难以准确定位的复杂曲面零件的加工问题 ,从信息、控制与机械制造工艺及设备相结合的角度出发 ,提出自由曲面寻位加工这一新的曲面加工方法。对该方法所涉及的曲面零件的自动寻位、基于寻位信息的位姿自适应加工控制等关键问题给出了可行的解决办法。在此基础上开发了曲面零件寻位加工控制软件并进行了仿真验证。理论分析与实验结果表明 ,所提出的方法是可行的 ,为复杂自由曲面零件的无定位加工开辟了一条新的有效途径     

机器人曲面磨削轨迹的曲率自适应规划算法研究

机器人在曲面类零件加工中应用日趋广泛,针对自由曲面轨迹规划困难、工件表面粗糙度均匀性难以控制等问题,提出一种能适应曲面曲率变化的机器人曲面磨削轨迹规划方法.基于赫兹理论分析机器人磨具与工件表面的接触应力变化,通过求解材料去除模型计算出曲率影响下的相邻磨削轨迹行距,得到了曲率自适应的磨削轨迹;然后通过恒等弦高误差算法求解...     

复杂曲面加工过程多约束自适应进给率控制策略

建立了基于过程约束和刀具运动分析的切削力精确预测模型,在此基础上提出了复杂曲面加工过程多约束的进给率自适应定制方法.基于刀具与工件的相对运动分析,并依据刀刃微元在切削过程中真实运动轨迹的解析表达,建立了精确计算未变形切屑厚度的理论模型,由此给出针对复杂曲面加工的任意刀具运动轨迹拓扑形状的铣削力计算公式.以切削力模型为基础,结合悬臂梁模型、应力模型和扭矩计算公式,给出进给率定制过程中的关键制约因素.以材料去除率最大化为目标,通过求解有约束极值问题实现进给率优化.实例验证表明该模型能够进行复杂曲面加工进给率自适应定制,优化后的进给率有利于在保证加工精度和安全的前提下实现加工效率的最大化.     

基于ACIS的参数线法加工算法

讨论了基于ACIS几何平台的参数线法加工中的相关问题及解决方法，提出了一种相对优化的残高和步长确定算法，并利用基于实体布尔运算的方法进行实时干涉处理。在此基础上提取出了完全免干涉的有效加工区域，实现了任意参数曲面参数线法加工的自适应刀轨规划。加工实例表明了所提出算法的可行性，效果令人满意。     

复杂曲面砂带磨削自适应刀具轨迹优化算法

多轴数控砂带磨削刀具轨迹优化是复杂曲面加工领域的难点之一.本文以复杂曲面多轴数控砂带模削刀具轨迹优化为对象,建立了以刀具效率、刀具路径长度和加工时间为目标的优化目标函数.通过分析砂带模削宽行和弹性加工特点对加工精度的影响,提出了考虑磨削过程中的刀具变形与砂带磨损,建立误差补偿机制,保持磨削量稳定的自适应优化算法模型,设计了算法步骤.     

多轴联动空间复杂曲面线切割加工技术

为实现大锥度空间复杂曲面模具零件的线切割加工,解决高速走丝电火花线切割机床加工空间曲面的难题,以空间曲面零件电火花线切割加工运动规律数学模型为基础,设计开发一种带有自动分度功能的、可翻转的数控回转工作台;基于原有的高速走丝数控电火花线切割机床,研制空间复杂曲面多轴联动高速走丝线切割加工系统,并进行螺旋面、锥面、锥台、双曲面和正弦曲面等典型空间曲面零件的电火花线切割加工实验,对加工出的各个实验样件进行了测量和加工误差分析.研究结果表明:所设计的空间复杂曲面多轴联动线切割加工系统具有较高的加工效率、较好的加工质量和较低的成本;加工样件的误差在允许范围内,验证了该系统的实用性,为解决高速走丝电火花线切割加工空间曲面的难题提供了一种思路.     

Loop自适应细分曲面算法研究

目的研究细分曲面深度控制算法过程,提出误差控制的自适应细分曲面算法,解决细分曲面网格面片数迅速增多、数据量增大对于曲面加工造成困难的问题.方法根据Loop细分规则和顶点坐标信息等推导出网格顶点与该顶点极限位置之间的距离公式;给定任意精度阈值ε,计算k值确定细分深度.结果在给定精度小于0.02时,人脸曲面网格模型的细分深度为4;考虑到数据增长量级数较大、运行时间较慢等因素,细分3次为最佳.结论笔者所提算法有效地控制了复杂曲面细分深度,避免了曲面模型无限制地细分下去造成的数据量冗余,提高了曲面数控加工的效率.     

PSZ陶瓷磨削变质层的相变分布

提出了一种由ＮＵＲＢＳ曲面及解析曲面元素构成的组合曲面数控加工无干涉刀具路径的生成方法．该方法将组合曲面加工中的干涉分为两种：一种是构成组合曲面的各曲面元素间的干涉；另一种是曲面元素自身的干涉．对于第一种干涉，通过曲面裁剪构造组合曲面的等距面而得到消除；第二种干涉则通过消除轨迹线自身的相交部分而得到消除．     

组合曲面加工无干涉刀具路径的产生

提出了一种由ＮＵＲＢＳ曲面及解析曲面元素构成的组合曲面数控加工无干涉刀具路径的生成方法，该方法将组合曲面加工中的干涉分为两种：一种是构成组合曲面的各曲面元素间的干涉、另一种是曲面元素自身的干涉，对于第一种干涉，通过曲面裁剪构造组合曲面的等距面而得到消除；第二种干涉则通过消除轨迹线自身的相交部分而得到消除。     

一种自适应的机器人曲面切削力控制算法

为提高机器人复杂曲面的切削加工质量,对机器人切削状态进行分析,提出了一种自适应的曲面切削力控制方法.首先探讨了机器人刚度和进给速度对切削质量的影响,建立了冲击和稳态切削状态的动力学模型;然后根据切削形变与进给速度的关系,建立了基于模糊PID的力控制模型;最后通过传感器的力反馈计算出切削形变,实时调整进给速度实现切削质量控制.将文中方法与曲面切削开环控制和PID控制方法进行对比,结果显示,与开环控制和PID控制对比,基于模糊PID的曲面切削力控制方法能有效减小切削过程中刚冲击力幅度和稳定切削的力波动,实现有效的曲面切削力控制.     

线面共轭法计算回转刀具廓形及其包络面

线面共轭法是一种简化的计算方法,用于计算加工一些特殊曲面如螺旋面、铲磨面的回转刀具廓形及其包络面.根据被加工曲面上的一条已识曲线和拟定的加工运动,文中提出了计算回转刀具廓形及其被加工曲面的数学模型.     

基于点云数据的自由曲面加工误差评定

针对自由曲面加工误差检测困难的问题,提出了一种自由曲面加工误差评定方法。该方法以高精度蓝光扫描仪获取到的点云作为实测数据,以自由曲面的立体印刷模型作为理论模型。首先设置动态偏差阈值去除点云的远距离噪声,利用基于曲面变化度的局部离群系数方法去除点云的近距离噪声;然后采用最近点迭代算法分离点云位置误差的旋转量,以自适应粒子群算法依据最小区域原则分离位置误差的平移量;最后对点云进行基准变换后,计算点云与模型之间的偏差。实验结果表明,相对于最近点迭代算法,所提方法计算的位置误差向量均方根误差减小了66%,轮廓度减小了18%。提出方法的位置误差分离精度更高,轮廓度误差评定更准确,适用于扫描点云对自由曲面的加工误差评价,可以有效判断出超差区域。     

组合曲面加工刀具轨迹生成算法

提出一种组合曲面加工无干涉刀具轨迹的生成算法。组合曲面是一组在拓扑上互不相关的曲面元素集合。组合曲面加工中存在2种干涉：一种是曲面元素自身的干涉;另一种是曲面元素间的干涉。算法对这2种干涉统一处理,首先将组合曲面三角化,形成多面体模型;然后由三角形多面体模型生成刀具轨迹。基于交线的三角化过程和干涉区域的缩小判断,使得算法稳定、快速。最后给出其应用实例。     

自由曲面自适应投影法精加工刀轨生成

提出并实现了适合于组合自由曲面整体加工的一种刀轨生成算法,该处蒙混过关针加工曲面离散成三角化模型,在三角化模型中直接生成无干涉刀位轨迹,刀轨生成与刀轨干涉处理统一在一个算法中,根据曲面的形状规划刀轨,使刀轨的行距能够随曲面的倾斜程度而调整,有效地解决了组曲面加工编程中曲面之间存在断开,裂缝,局部搭接现象,提高了加工效率和精度。     

一种自主研磨机器人搜索未知自由曲面模型技术研究

为解决正交双目立体视觉自主研磨机器人对未知自由曲面的加工问题,结合全区域搜索技术、待加工轮廓的选择算法和曲面边界识别方法,提出一种适用于未知曲面加工的自主搜索方法,实现了研磨机器人对非结构化环境中未知曲面的目标搜索任务.研磨机器人利用线激光和视觉传感器来感知未知待加工曲面,采用光轴正交的两个相机同时采集研磨曲面轮廓的图像,并利用模糊逻辑方法进行局部路径规划,在此基础上通过全区域搜索技术实现对未知待加工区域的遍历.同时采用图像处理技术,即动态边界识别方法辨识目标并确定其位置.该未知待加工曲面自主搜索方法可以从曲面任意位置开始加工,算法对于非结构化自由曲面具有良好的适应性.实验结果验证了算法的可行性.     

面向船体曲面分段建造的空间调度方法

针对船体曲面分段生产调度复杂且具有时空耦合特性,提出船体曲面分段建造动态空间调度方法,建立动态空间调度流程.根据船舶建造分段搭载网络计划图,确定曲面分段建造开始时间和结束时间,并利用空域思想确定船体分段在工作平台上的空间位置;考虑到系统干扰和不确定因素的存在,提出了自适应时空调整策略.最后,以上海某造船厂曲面加工车间分段制造数据为例进行了验证.结果表明,所提出的调度方法能有效地提高船舶生产效率和空间利用率.     

插补方式对自由曲面精加工质量的影响

各种复杂的自由型曲线和曲面被广泛应用在矿山设备、汽车、航空航天等多个领域,自由曲面一般采用数控方式进行加工。针对曲面数控精加工表面质量不易满足要求的问题,文中对比研究了不同的插补方式对自由曲面表面加工质量的影响。应用3次NURBS曲线反求的方法,对一组已知的离散型值点进行拟合,计算出该拟合曲线的节点矢量和控制顶点,并在MATLAB中生成相应的NURBS曲线;按照FANUC数控系统的格式要求编写直线插补、直线-圆弧插补和NURBS插补3种不同插补方式的数控加工程序;调用3种不同的数控加工程序在数控机床上对经过预处理的工件进行精加工,然后使用表面粗糙度仪对精加工完成的曲面轮廓进行测量,获得相应的粗糙度值。对比分析直线插补、直线-圆弧插补和NURBS插补等3种不同插补方式刀具路径实际加工完成的曲面轮廓粗糙度值,结果表明NURBS插补刀具路径可以明显改善曲面精加工轮廓的光顺性,改善表面加工质量。NURBS插补能够适应数控高速加工的要求,很好地满足自由曲面高速高性能数控加工的需求。