【摘要】：“智能制造2025”推動智能裝備、自動化加工、數(shù)字化制造等得到迅速發(fā)展,復(fù)雜通道類零部件的高效加工一直是智能制造重點研究對象。采用數(shù)字化建模、仿真、優(yōu)化等方法指導(dǎo)加工對提高復(fù)雜通道類曲面質(zhì)量有著重要意義。設(shè)計模型直接影響到加工零部件的最終形貌,加工過程中的各項參數(shù)大多都是來自于設(shè)計模型表面的微分幾何。本文首先針對復(fù)雜通道類零件的曲面設(shè)計要求,在已有類似模型的基礎(chǔ)上實現(xiàn)曲面重建。重建過程中根據(jù)模型的特點設(shè)計關(guān)鍵特征型線提取方法,保證了重采樣過程中特征完整性;針對原模型表面不連續(xù)的形態(tài)采用曲線離散再擬合的方式獲得二階連續(xù)的型線;再采用蒙皮的方式生成最終重構(gòu)曲面;通過曲面表面質(zhì)量分析驗證了重建模型滿足設(shè)計需求。加工路徑規(guī)劃是曲面精度及加工效率的關(guān)鍵。本文綜合考慮加工的各項異性以及刀路規(guī)劃中刀位點、殘留高度、加工軌跡、步長等因素�；谇�最小法曲率半徑計算加工步距,提出將步距映射到曲面的參數(shù)域以獲取變參數(shù)加工刀路的方法,解決加工步距過大導(dǎo)致誤差增大的問題。變參數(shù)線加工刀路能保證加工軌跡邊界一致性,并且隨著曲面曲率變化加工軌跡得到調(diào)整。在離散刀位點的過程中,提出四步法,以實際弦高誤差為依據(jù),將刀路進(jìn)行凹凸分割,再通過曲率半徑均值法修正步長,結(jié)果表明本文算法得到的逼近直線段誤差更小,加工效率更快。復(fù)雜通道類曲面零件加工過程中刀軸的擺刀區(qū)間受到限制,極易發(fā)生刀具與零件的碰撞,相鄰刀軸角度變化產(chǎn)生切削區(qū)域形態(tài)變化,影響表面質(zhì)量。針對復(fù)雜通道類零件的五軸加工刀軸控制問題,采用旋轉(zhuǎn)刀軸碰撞檢測以確定刀軸可行域,通過C-Space映射、疊加,將刀軸序列求解問題轉(zhuǎn)換為三維空間中的路徑搜索問題,最后利用蟻群算法搜索三維空間最優(yōu)路徑,避免加工過程中刀軸多次修正,一次性獲得整條刀路的優(yōu)化刀軸,保證刀軸序列光順。
【圖文】：

圖 2.9 蒙皮重構(gòu)曲面面重構(gòu)算法流程如下：給定型值點qm，曲面擬合次數(shù)i,j及擬合誤差ε初始化控制頂點數(shù)m,n采用累計弦長參數(shù)化分別計算參數(shù)節(jié)點u,v用平均+節(jié)點配置技術(shù)計算節(jié)點矢量U并歸一化根據(jù)配置節(jié)點矢量U和節(jié)點u,v遞推確定基函數(shù)C(u),C(v)由最小二乘擬合和光順度函數(shù)確定

NURBS 曲面是通過離散點集擬合而成，曲面方程的基本形式是遞推公式，因此樣條曲面的曲率求取同樣可以采用離散的方法。如圖 3.2，將曲面 S 表示為 u、v 參數(shù)形式，范圍分別為[0,1]，，其中 表示曲面的主曲率，用 u、v、ρ 這三個參數(shù)構(gòu)建出一個關(guān)于主曲率的直角坐標(biāo)系(u , v, ) 如圖 3.2。
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG547

【參考文獻(xiàn)】

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1 羅皎;李淼泉;;高性能整體葉盤制造技術(shù)研究進(jìn)展[J];精密成形工程;2015年06期

2 周煜;王昊塵;杜發(fā)榮;;航空發(fā)動機(jī)直紋葉片的線形特征點云構(gòu)造算法[J];航空動力學(xué)報;2014年08期

3 李祥宇;任軍學(xué);梁永收;田榮鑫;李壘棟;;復(fù)雜通道類零件五軸加工刀軸規(guī)劃[J];航空學(xué)報;2014年09期

4 張海艷;張連鋒;;航空發(fā)動機(jī)整體葉盤制造技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展概述[J];航空制造技術(shù);2013年Z2期

5 孫連邦;周燕飛;;基于UG曲線光順擬合二次開發(fā)算法[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2013年08期

6 王增強(qiáng);;航空發(fā)動機(jī)整體葉盤加工技術(shù)[J];航空制造技術(shù);2013年09期

7 羅明;吳寶海;李山;張定華;;自由曲面五軸加工刀軸矢量的運(yùn)動學(xué)優(yōu)化方法[J];機(jī)械工程學(xué)報;2009年09期

8 李兵;丁建軍;蔣莊德;張飛;陳磊;;利用弦長不變特征的葉片截面輪廓匹配算法[J];西安交通大學(xué)學(xué)報;2009年01期

9 陳福興;張秋菊;徐驊;;UG二次開發(fā)技術(shù)在葉片型面誤差分析中的應(yīng)用[J];汽輪機(jī)技術(shù);2006年02期

10 孫玉文,劉偉軍,王越超;基于三角網(wǎng)格曲面模型的刀位軌跡計算方法[J];機(jī)械工程學(xué)報;2002年10期

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1 黃運(yùn)保;測量點集曲面重建若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2004年

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1 鄔煊;整體葉盤數(shù)控加工軌跡規(guī)劃及軟件開發(fā)[D];北京交通大學(xué);2017年

2 王進(jìn)波;復(fù)雜曲面無干涉刀具軌跡生成算法研究[D];武漢工程大學(xué);2013年

3 馮俊然;基于UG二次開發(fā)的自由曲面高效刀具路徑方法研究[D];華中科技大學(xué);2011年

本文編號：2647537