本文關(guān)鍵詞：基于三角網(wǎng)格曲面的數(shù)控高速加工刀具軌跡規(guī)劃研究

  更多相關(guān)文章： 三角網(wǎng)格曲面 等弦高 黃金分割法 映射 螺旋加工軌跡

【摘要】：自由曲面零件以其優(yōu)良的動力學和熱力學特性,廣泛應用于航空航天、造船、汽車、模具制造等領(lǐng)域。對三角網(wǎng)格模型的三軸數(shù)控加工已經(jīng)研究比較深入,然而對五軸數(shù)控加工的研究相對較少。數(shù)控加工技術(shù)作為三角網(wǎng)格曲面設(shè)計和多軸聯(lián)動加工的橋梁,越來越凸顯出其重要性,特別是對刀具路徑軌跡規(guī)劃技術(shù)研究已成為該領(lǐng)域內(nèi)的一個研究熱點和難點。在面向復雜三角網(wǎng)格曲面的數(shù)控加工過程中,進行刀具軌跡的連續(xù)性規(guī)劃對自由曲面的加工效率和加工質(zhì)量具有重要意義。本文系統(tǒng)的綜述了國內(nèi)外對三角網(wǎng)格曲面刀具軌跡規(guī)劃的研究進展,對三角網(wǎng)格曲面五軸數(shù)控加工的相關(guān)核心技術(shù)進行了研究,提出了利用黃金分割法的變步長等弦高誤差算法和基于三角網(wǎng)格曲面映射的數(shù)控高速加工刀軌規(guī)劃算法。仿真實驗表明,相對于截面法和環(huán)切法在加工表面質(zhì)量、軌跡長度和相鄰軌跡的相對誤差等方面有明顯的優(yōu)勢。本文的主要研究工作如下:1、三角網(wǎng)格曲面的特性分析。主要利用三角網(wǎng)格單元自適應拓補能力強的特點,對刀觸點在三角網(wǎng)格單元的不同位置的幾何特性進行分析,主要包括刀觸點在三角網(wǎng)格單元上的位置確定方法,刀觸點在三角網(wǎng)格單元上的法矢、曲率求解等。這項研究工作為后續(xù)刀具軌跡規(guī)劃奠定了基礎(chǔ)。2、提出了一種基于黃金分割法的等弦高誤差變步長算法,相比于傳統(tǒng)的等弦長步長計算方法,本算法的最大特點是運用黃金分割法求取最大弦高誤差和步長,同時通過給出利用曲率半徑符號來判別的弦高誤差的校核方法,避免利用弦高誤差中點校核法帶來的判斷誤差。3、提出了一種基于三角網(wǎng)格曲面映射的數(shù)控高速加工刀軌規(guī)劃算法,對比傳統(tǒng)的刀具軌跡規(guī)劃算法(截面法,環(huán)切法等)在加工質(zhì)量和加工效率上有所提高。主要是通過將映射到參數(shù)域內(nèi)的刀觸點重新規(guī)劃,運用NURBS最小二乘法擬合得到螺旋線,再將螺旋線逆映射到網(wǎng)格曲面上,最終得到滿足殘余高度、等弦高誤差的螺旋刀觸點加工軌跡。
【關(guān)鍵詞】：三角網(wǎng)格曲面 等弦高 黃金分割法 映射 螺旋加工軌跡
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG659;TP391.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 前言9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-16
• 1.2.1 多軸聯(lián)動數(shù)控機床和干涉檢查研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 三角網(wǎng)格曲面刀具軌跡規(guī)劃綜述12-16
• 1.3 論文目的意義和論文結(jié)構(gòu)16-18
• 1.3.1 論文目的和意義16
• 1.3.2 論文結(jié)構(gòu)安排16-18
• 第2章 三角網(wǎng)格曲面模型的特性研究與分析18-33
• 2.1 引言18
• 2.2 三角網(wǎng)格模型STL文件簡介18-20
• 2.3 三角網(wǎng)格模型的拓補重建算法20-23
• 2.4 刀觸點位置的確定23-25
• 2.5 刀觸點法矢的計算25-29
• 2.5.1 刀觸點位于網(wǎng)格單元頂點上25-27
• 2.5.2 刀觸點位于網(wǎng)格單元邊上27-28
• 2.5.3 刀觸點位于三角單元內(nèi)部28-29
• 2.6 曲率估計29-32
• 2.6.1 刀觸點位于三角網(wǎng)格單元頂點處的曲率估計29-31
• 2.6.2 刀觸點位于三角網(wǎng)格單元邊上的曲率估計31-32
• 2.7 本章小結(jié)32-33
• 第3章 變步長等弦高誤差算法研究33-41
• 3.1 引言33-36
• 3.2 變步長等弦高誤差算法的具體過程36-37
• 3.2.1 實際弦高誤差的求取36
• 3.2.2 運用黃金分割法求取最大弦高36
• 3.2.3 利用黃金分割法的變步長等弦高誤差算法36-37
• 3.3 實例分析37-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 基于三角網(wǎng)格曲面映射的螺旋刀軌規(guī)劃算法41-62
• 4.1 前言41
• 4.2 刀具刀位點的計算41-43
• 4.3 行距的相關(guān)計算43-49
• 4.3.1 球頭刀加工平面43-45
• 4.3.2 球頭刀加工凸面45-47
• 4.3.3 球頭刀加工凹面47-49
• 4.4 步長的計算49-51
• 4.5 網(wǎng)格曲面上相鄰加工軌跡刀觸點的計算51-54
• 4.6 映射與逆映射關(guān)系的建立54-56
• 4.7 移動最小二乘法擬合NURBS曲線應用概述56-59
• 4.7.1 NURBS曲線的定義57
• 4.7.2 節(jié)點矢量的確定57-58
• 4.7.3 移動最小二乘法的擬合計算58-59
• 4.8 相鄰刀觸點環(huán)的轉(zhuǎn)接及螺旋軌跡規(guī)劃過程59-60
• 4.9 螺旋軌跡規(guī)劃過程60-61
• 4.10 本章小結(jié)61-62
• 第5章 刀軌規(guī)劃算法仿真與分析62-69
• 5.1 引言62
• 5.2 仿真實例一62-63
• 5.3 仿真實例二63-64
• 5.4 實例仿真三64-66
• 5.5 干涉檢查66-68
• 5.6 本章小結(jié)68-69
• 第6章 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 全文總結(jié)69-70
• 6.2 研究展望70-71
• 參考文獻71-75
• 致謝75-76
• 附錄A：攻讀學位期間取得的研究成果76

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 孫科峰,孫根正,侯增選,李潔;三角網(wǎng)格曲面的高光線模型[J];東華大學學報(自然科學版);2005年04期

2 梁偉文;;基于彈性模型的三角網(wǎng)格曲面優(yōu)化展開[J];塑性工程學報;2007年01期

3 陳曉兵;廖文和;;復雜網(wǎng)格曲面高效加工數(shù)控編程策略研究與應用[J];機械制造與自動化;2012年06期

4 ;[J];;年期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 陳雙敏;辛士慶;賀英;顧險峰;王國瑾;;在不可定向流形網(wǎng)格曲面上進行幾何處理的一般方法[A];第六屆全國幾何設(shè)計與計算學術(shù)會議論文集[C];2013年

2 鮑虎軍;;基于微分屬性操縱的網(wǎng)格曲面編輯[A];幾何設(shè)計與計算的新進展[C];2005年

3 賈曉彥;解小華;孫備;;三角網(wǎng)格曲面可視輪廓提取的快速算法[A];中國自動化學會控制理論專業(yè)委員會D卷[C];2011年

4 曾鍇珊;潘日晶;;三角網(wǎng)格曲面的半尖銳特征生成算法[A];第五屆全國幾何設(shè)計與計算學術(shù)會議論文集[C];2011年

5 胡奔;劉圣軍;;線段與三角形網(wǎng)格曲面指定距離點對快速計算[A];第五屆全國幾何設(shè)計與計算學術(shù)會議論文集[C];2011年

6 張麗艷;安魯陵;潘小林;;網(wǎng)格曲面中孔洞的光滑填充算法研究[A];第一屆全國幾何設(shè)計與計算學術(shù)會議論文集[C];2002年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 郭保蘇;復雜網(wǎng)格曲面高效加工編程關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京航空航天大學;2015年

2 趙向軍;網(wǎng)格曲面造型技術(shù)研究[D];浙江大學;2006年

3 王勝法;基于微分方法的網(wǎng)格曲面分析和處理[D];大連理工大學;2012年

4 舒振宇;網(wǎng)格曲面的分割算法及其應用[D];浙江大學;2010年

5 陳中貴;網(wǎng)格曲面的展開與可展性優(yōu)化[D];浙江大學;2009年

6 高福順;由點云生成網(wǎng)格曲面算法的研究[D];吉林大學;2010年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李聰;網(wǎng)格曲面動態(tài)空間索引構(gòu)建及應用[D];山東理工大學;2014年

2 許都;基于三角網(wǎng)格曲面的數(shù)控高速加工刀具軌跡規(guī)劃研究[D];湘潭大學;2016年

3 容振乾;三角網(wǎng)格曲面上的曲線操作[D];華僑大學;2013年

4 韓林;網(wǎng)格曲面上曲線的交互設(shè)計與重用關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華僑大學;2012年

5 王紅艷;三角網(wǎng)格曲面優(yōu)化展開技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

6 馬昊迪;網(wǎng)格曲面特征線檢測的離散方法[D];浙江大學;2008年

7 周廷方;基于層次B-樣條的網(wǎng)格曲面編輯技術(shù)[D];浙江大學;2005年

8 申愛紅;一種提高網(wǎng)格曲面可展性的方法[D];大連理工大學;2006年

9 晏冬梅;三角網(wǎng)格曲面參數(shù)化技術(shù)研究[D];南京航空航天大學;2005年

10 李以福;網(wǎng)格曲面的無網(wǎng)格壓縮算法[D];浙江大學;2006年

，

本文編號：851250