航空航天領(lǐng)域的高速發(fā)展促使?jié)M足高端裝備性能要求的復(fù)雜曲面零件廣泛應(yīng)用,然而曲面復(fù)雜的結(jié)構(gòu)增加其加工難度。五軸數(shù)控加工具有靈活的刀具姿態(tài),是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面零件高效加工的有效手段。由于型面特征復(fù)雜使其加工過(guò)程中相鄰刀觸點(diǎn)間的刀軸矢量突變而導(dǎo)致機(jī)床旋轉(zhuǎn)進(jìn)給軸角速度和角加速度激增,嚴(yán)重影響加工過(guò)程的穩(wěn)定性,造成加工質(zhì)量下降;且受各軸運(yùn)動(dòng)能力的限制,實(shí)際進(jìn)給速度會(huì)因刀軸矢量突變而驟降,難以達(dá)到指令值,影響加工效率。目前商用CAM軟件常采用固定前傾角和傾斜角方法生成刀軸矢量,在加工復(fù)雜曲面零件過(guò)程中采用保守的進(jìn)給速度,以滿足旋轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)能力限制,因而無(wú)法實(shí)現(xiàn)零件的高質(zhì)高效加工。綜上可知,合理規(guī)劃刀軸矢量不僅可使曲面加工過(guò)程中旋轉(zhuǎn)進(jìn)給軸運(yùn)行平穩(wěn),而且對(duì)保證零件加工質(zhì)量具有重要意義。鑒于此,本文考慮機(jī)床旋轉(zhuǎn)進(jìn)給軸運(yùn)動(dòng)學(xué)特性約束,研究刀軸矢量的優(yōu)化方法,主要內(nèi)容如下:首先,研究了刀具軌跡求解方法和機(jī)床動(dòng)態(tài)特性計(jì)算方法。通過(guò)建立參數(shù)曲面方程,結(jié)合殘余高度與弦高誤差約束,求解刀軌行距與走刀步長(zhǎng),得到復(fù)雜曲面加工的刀位文件。根據(jù)刀軸矢量在不同坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,推導(dǎo)機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)與逆運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算模型。在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)... 

【文章來(lái)源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：83 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 復(fù)雜曲面刀具軌跡生成研究現(xiàn)狀
        1.2.2 刀軸矢量干涉檢查與避免研究現(xiàn)狀
        1.2.3 刀軸矢量光順規(guī)劃研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排
2 五軸機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算與分析
    2.1 復(fù)雜曲面相關(guān)知識(shí)與五軸數(shù)控加工概述
        2.1.1 復(fù)雜曲線數(shù)學(xué)模型表述
        2.1.2 復(fù)雜曲面模型與特征計(jì)算
    2.2 五軸加工刀具軌跡生成算法
        2.2.1 刀具軌跡相關(guān)概念
        2.2.2 刀具軌跡規(guī)劃方法
        2.2.3 刀觸點(diǎn)與刀位點(diǎn)轉(zhuǎn)換計(jì)算
        2.2.4 刀軌行距與走刀步長(zhǎng)計(jì)算
    2.3 五軸機(jī)床結(jié)構(gòu)與逆運(yùn)動(dòng)學(xué)變換
        2.3.1 五軸數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)
        2.3.2 五軸機(jī)床坐標(biāo)系變換方法
        2.3.3 五軸數(shù)控機(jī)床逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解
    2.4 運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)計(jì)算分析
    2.5 本章小結(jié)
3 基于四元數(shù)方法的刀軸矢量局部?jī)?yōu)化
    3.1 曲面加工中刀具姿態(tài)的表達(dá)
        3.1.1 刀具姿態(tài)表達(dá)簡(jiǎn)介
        3.1.2 四元數(shù)方法簡(jiǎn)介
    3.2 刀軸矢量局部?jī)?yōu)化方法
        3.2.1 刀軸矢量?jī)?yōu)化區(qū)間選擇
        3.2.2 基于四元數(shù)方法優(yōu)化區(qū)間內(nèi)刀軸矢量
        3.2.3 最小二乘擬合原則的刀軸矢量局部調(diào)整
    3.3 刀軸矢量局部?jī)?yōu)化仿真分析
    3.4 刀軸矢量局部?jī)?yōu)化實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    3.5 本章小結(jié)
4 基于角加速度最小的刀軸矢量全局優(yōu)化
    4.1 刀軸矢量全局優(yōu)化方法
        4.1.1 刀觸點(diǎn)處刀軸矢量可行空間求解
        4.1.2 確定關(guān)鍵刀軸矢量方法
        4.1.3 刀軌分區(qū)域全局刀軸矢量?jī)?yōu)化與調(diào)整
    4.2 刀軸矢量全局優(yōu)化仿真分析
    4.3 刀軸矢量全局優(yōu)化實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]基于機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)約束球頭刀多軸加工刀軸矢量?jī)?yōu)化方法[J]. 徐汝鋒,陳志同,孟凡軍,張?jiān)?吳獻(xiàn)珍.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2015(23)
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[7]平底刀最優(yōu)刀軸矢量規(guī)劃算法[J]. 章永年,趙東標(biāo),陸永華,劉凱.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2012(05)
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[10]五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中的刀具軌跡控制算法[J]. 耿聰,于東,張曉輝.  中國(guó)機(jī)械工程. 2010(24)

博士論文
[1]五軸數(shù)控加工無(wú)干涉無(wú)奇異高效軌跡生成與優(yōu)化研究[D]. 林志偉.浙江大學(xué) 2014

碩士論文
[1]薄壁曲面零件加工變形勻化的瞬時(shí)切削量規(guī)劃研究[D]. 劉振.大連理工大學(xué) 2018
[2]S形試件五軸數(shù)控加工刀軸姿態(tài)求解與優(yōu)化研究[D]. 周晶.浙江大學(xué) 2018
[3]運(yùn)動(dòng)學(xué)特性約束下曲面高速進(jìn)給數(shù)控加工軌跡規(guī)劃[D]. 張風(fēng)磊.北京交通大學(xué) 2017



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