一个面向数控加工的曲面数字化模型

提出了新的曲面数字化模型，该模型的精度控制准则消除了现有刀位点计算误差分析中的不可靠因素。基于该模型，提出了一个新的参数曲面数控加工刀位点生成方法，有效地提高了刀位点生成速度。     

刀位点曲线拟合中的近似弧长参数化方法

针对复杂曲面高性能数控加工的要求和刀位点的特点,提出了适合于刀位点参数曲线拟合的近似弧长参数化方法。该方法利用在相等弦长和弦高时被拟合曲线与圆弧长度相近的原理,对密集离散刀位点进行参数化。拟合实例和分析表明,利用该方法对被拟合刀位点进行参数化并进行参数曲线拟合,计算简单,算法稳定可靠;曲线拟合精度高,容易实现编程,适合于自由曲面高性能数控加工中参数曲线插补刀具路径的计算与生成。     

三角Bézier曲面粗加工刀轨生成算法

为了解决三角Bézier曲面粗加工刀轨生成效率低以及存在的刀轨干涉等问题,提出了一种基于三角Bézier曲面粗加工刀轨生成算法.该算法采用R*S树建立三角Bézier曲面模型的动态索引,可快速获取瞬时加工区域三角Bézier曲面片,进而迭代计算无干涉刀位点.建立了三角Bézier曲面的z向包络线,根据z向包络线与切削平...     

数控刻楦刀位点算法研究

针对现有刻楦系统存在的不足提出了新的鞋楦数控加工原理，并以该原理为基础进行了详细的数控刻楦刀位点算法分析。该算法采用当今加工自由曲面最流行的球头铣刀作为加工刀具，解决了刀位点计算复杂的问题，使鞋楦数控加工位点的计算时间大大缩短，提高了设计效率，而且刻楦工艺灵活，精度也得到了保证。     

一种新的四轴加工刀轴矢量算法

根据回转型自由曲面四轴加工的特点，对刀轴矢量的形成进行了分析研究，提出了一种新的计算刀轴矢量算法，用垂直于回转轴的平面与刀具运动方向和前导角形成的圆锥面求交，生成刀轴矢量，该算法很好地解决了当曲面法矢在回转平面内投影为零时，刀轴矢量难以的问题，加工实例表明，该算法稳定，可靠，具有实用价值。     

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。     

回转型自由曲面4轴加工算法研究及应用

该文对回转型自由曲面的几何造型的进行了研究，分别提出了两端横截面曲线之间插值和用扫掠生成回转型自由曲面的方法，根据４轴数控加工的特点，对刀位点，刀轴矢量，步距和行距的计算以及后置处理进行了分析，给出行之有效的算法。同时解决了曲面法矢垂直于回转平面时刀轴矢量难以确定的关键问题，加工实例表明，所开地的系统稳定，可靠，具有重要的实用价值。     

细分曲面的NC刀轨生成算法及实现

提出了一种基于LOOP细分规则的NC精加工刀轨生成算法,该算法将细分曲面应用于CAD/CAM系统,适用于任意拓扑的三角网格模型;通过控制曲面等距误差来生成满足给定精度要求的NC刀轨.其核心思想是:首先计算LOOP细分曲面控制顶点的极限点和法矢量,然后从极限点开始,沿其法矢方向以球头刀的半径长度按照给定精度向外等距,获得等距曲面,最后在等距曲面上生成精加工数控刀轨.实例表明该算法稳定、高效、误差小.     

雕塑曲面数控粗加工刀位规划

提出了一种新的直接从测量数据中生成粗加工刀位轨迹的方法，被加工曲面用多面体模型来描述，采用分层切削方法进行加工．在各切削层分别用一个参考平面与毛坯和曲面模型求交，根据各相交环之间的位置关系，求出有效加工区域，利用数控编程自动生成粗加工刀具轨迹，并进行干涉检查和修正．计算实例表明，该算法稳定、效率高，尤其适用于加工带多重岛屿的复杂曲面．     

基于包络面的网格曲面等残留高度路径规划

研究面向三角网格曲面数控加工的刀具路径设计，提出了一种基于刀具包络面的等残留高度刀具路径生成算法.该算法首先建立刀具运动刃口回转面的包络面方程，然后通过相邻轨迹刀具包络面求交得到残留曲线，并利用全局搜索和局部搜索两个步骤精确地计算残留高度值，据此判断当前刀位点是否满足等残留条件，若不满足则沿行距方向搜索等残留刀位点，最后进行加工干涉检查和处理.算例分析的结果表明，由本文的算法生成的刀具路径残留高度均匀，刀轨长度较短，无加工干涉，在保证加工精度的前提下，能够有效地提高加工效率.     

Constructing parametric triangular patches with boundary conditions

The problem of constructing a parametric triangular patch to smoothly connect three surface patches is studied. Usually, these surface patches are de?ned on di?erent parameter spaces. Therefore, it is necessary to de?ne interpolation conditions, with values from the given surface patches, on the boundary of the triangular patch that can ensure smooth transition between di?erent parameter spaces. In this paper we present a new method to de?ne boundary conditions. Boundary conditions de?ned by the new method have the same parameter space if the three given surface patches can be converted into the same form through a?ne transformation. Consequently, any of the classic methods for constructing functional triangular patches can be used directly to construct a parametric triangular patch to connect given surface patches with G1 continuity. The resulting parametric triangular patch preserves precision of the applied classic method.     

Constructing parametric triangular patches with boundary conditions

The problem of constructing a parametric triangular patch to smoothly connect three surface patches is studied. Usually, these surface patches are defined on different parameter spaces. Therefore, it is necessary to define interpolation conditions, with values from the given surface patches, on the boundary of the triangular patch that can ensure smooth transition between different parameter spaces. In this paper we present a new method to define boundary conditions. Boundary conditions defined by the new method have the same parameter space if the three given surface patches can be converted into the same form through affine transformation. Consequently, any of the classic methods for constructing functional triangular patches can be used directly to construct a parametric triangular patch to connect given surface patches with G^1 continuity. The resulting parametric triangular patch preserves precision of the applied classic method.     

承载式车身结构局部改型的快速耦合参数化优化设计

针对局部改型结构建立参数化模型,并与其余有限元模型耦合,生成车身结构局部参数化耦合模型.根据性能验证该快速耦合参数化建模的可靠性以及基于该方法所建立模型优化设计的合理性.车身局部参数化耦合模型的建模准确度较高,通过试验设计及径向基函数建立的近似模型能够较好地预测车身耦合模型的性能,利用混合方法多目标优化算法求解设计变量,可实现多目标的优化设计.故快速耦合参数化优化方法在满足设计有效性同时可节省建模时间、提高优化效率.     

一种微位移柔顺放大机构的优化设计

基于柔性梁的动刚度矩阵以及矩阵位移法建立了一种微位移柔顺放大机构的伪静态参数化模型.该模型可以对新机构进行快速化运动预测和参数化运动分析，并且可以得到位移放大率的解析模型.通过模拟退火算法优化结构的尺寸与形状得到了一种新的机构，它的放大率相比于原始构型增加了9%且固有频率为409Hz，与有限元结果对比相对误差小于2%，验证了模型的准确性.分析了在负载与输入位移共同作用下新机构的放大率变化规律以及结构关键节点处的加工误差对输出位移的影响.结果表明，模型顶点与输出端的X方向加工误差对输出位移的影响最大.     

基于平方距离函数的曲面分片参数化重构

提出了基于平方距离函数的曲面分片参数化重构方法，实现了任意拓扑结构模型表面的参数化重构．在四边形网格模型基础上，得到各表面片及其边界线初始参数化模型，以平方距离函数作为误差的度量，采用逐步迭代的方法，使初始参数化模型逼近目标表面．首先，重构出表面片的边界线网格，然后再进行表面片的重构，使重构过程中各参数化表面片始终保持位置连续，因此有效地避免了三维数据点云的参数化问题．其中，影响重构质量的关键因素——四边形网格划分问题，可以通过惩罚项的引入得到改进．实验表明，该方法对复杂模型表面可以得到满意的参数化曲面重构结果．     

可展变螺距螺旋面的展开

本文推导了变螺距柱螺线的参数方程,对变螺距螺旋面进行了解析分析,提供了变螺距螺旋面展开的计算方法,利用这种方法可以由计算机快速,准确地绘制其展开图。     

具有对数-指数参数特征的螺旋曲面参数化精确造型

对参数中含有对数-指数的新型螺旋曲面进行质点的成形运动学分析和描述,依据质点成形运动组合系统化定义和分类新螺旋曲面,以揭示此型螺旋曲面几何特征、数学性质、工程应用可能及推测新型螺旋曲面.构建具有对应具有对数-指数参数特征的螺旋曲线数学模型,应用Pro/E二次开发工具Pro/TOOLKIT,修正的螺旋曲面扫描算法和参数传递原理构建单一全关联数据库.对整个模型任意点,任意特征数字信息的提取实现了该类螺旋曲面的精确参数化造型.该参数化模型中对应具有对数-指数参数特征的螺旋曲线生成直接来自数学模型,所构建的参数化模型理论上无任何误差.     

新型曲面四边形边界元精细后处理方法研究

为了精确计算三维静电场的电场强度和电位分布,提出了新型曲面四边形边界元方法．在该方法中,对模型边界面进行二阶四边形单元剖分,对二阶单元顶点上的节点号重新编号,以单元的顶点为求解点,根据二阶四边形曲面参数方程,结合面积比值法定义的曲面单元顶点的形状函数,计算曲面单元顶点的函数值．与一阶平面四边形边界元相比,新型曲面边界元法在没有增加计算节点的情况下,由于采用更接近实际边界的曲面积分,计算精度将明显提高．但由于边界面采用二阶单元粗略剖分,单元数量相对较少,剖分后的模型较粗糙．虽然顶点节点上的函数值比较精确,但只能以平面线性单元的形式显示,离实际模型边界差别较大．本文就此提出边界元精细后处理方法．在该方法中,对曲面单元两边按一定步长等分,再根据曲面的参数方程把曲面单元精细显示出来．单元上新建节点的函数值可由曲面单元顶点上的函数值和面积比值法定义的形状函数插值得到．最后形成经精细显示后的新型曲面边界元方法．算例表明,经精细显示后边界面比未处理前更接近实际边界．     

Six Sigma Robust Optimization of Fatigue Life for the Passenger Car Battery Hanging Device

In engineering practice, influencing factors including material properties,external load,dimension error and so on,are uncertain to structural fatigue life,and those uncertain factors make the structure fatigue life have a wide dispersion. Aiming at this problem,the parametric model is built in this paper,and it is used to obtain the structural first principal stress in the module of probabilistic design system( PDS). Parameters of P-S-N are added to the parametric model,and then,the fatigue life of chosen points has been calculated automatically under the reliability of 0. 99. The fatigue life response surface model is obtained by simulation of the sampling points using Monte Carlo method. The six sigma robust optimization mathematical model of fatigue life is established with the combination of six sigma robust optimization and fatigue life response surface model. Take a railway passenger car battery hanging device as an example, and the mathematical model of optimization is established. The minimum mean and mean squared of structural fatigue life are obtained under the requirements of design fatigue life. The results show that the material has been saved by the new method,and the robustness of the fatigue life has been improved.     

基于泰勒级数的3D匀速运动控制算法及误差分析

在高强度聚焦超声（HIFU）治疗肿瘤过程中,需要针对肿瘤形状制定最有效的照射轨迹,在最短时间内最精确地按照预定轨迹对肿瘤组织进行理疗.文中以一阶泰勒级数为插补算法基础,提出了具有实际意义的“曲线线速度”概念,并对任意参数曲线线速度误差进行改进,同时保证插补的步长误差与弦高误差在允许范围内.特别以空间椭圆螺旋线为例,详细推导了插补算法并分析插补误差.在S3C44B0X单片机控制的三维移动机构上,利用μC/OSⅡ RTOS内核控制运动,实现了包括直线、椭圆、空间螺旋线等匀速运动.实验结果表明,本算法能有效控制线速度的稳定性并同时保证步长误差和弦高误差在允许范围内.