發(fā)布時(shí)間：2017-10-13 07:31

  本文關(guān)鍵詞：基于圓環(huán)面刀具自由曲面數(shù)控加工刀具路徑規(guī)劃

  更多相關(guān)文章： 自由曲面 圓環(huán)面刀具 刀具路徑規(guī)劃 等殘留高度法

【摘要】：隨著科技的迅速發(fā)展,船舶、航空航天、汽車以及電子產(chǎn)品等行業(yè)對(duì)于產(chǎn)品外形的要求越來越復(fù)雜化,越來越個(gè)性化,自由曲面在這些行業(yè)被廣泛應(yīng)用。自由曲面的復(fù)雜性,對(duì)加工提出了很大要求。由于自由曲面精度要求高又難以精確的用數(shù)學(xué)表達(dá)式描述,自由曲面的研究以及其刀具路徑生成技術(shù)是自由曲面數(shù)控加工的重點(diǎn)。在此背景下,本文研究了圓環(huán)面刀具數(shù)控加工自由曲面的路徑生成算法。非均勻有理B樣條曲線曲面作為國際標(biāo)準(zhǔn)化組織指定的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的唯一標(biāo)準(zhǔn),有著其他樣條曲線曲面方法無可比擬的優(yōu)勢,因此,本文選擇非均勻有理B樣條作為自由曲面表示的數(shù)學(xué)模型,并敘述了非均勻有理B樣條曲線曲面在幾何造型和微分幾何方面的相關(guān)理論。數(shù)控編程的重點(diǎn)在于刀具路徑的規(guī)劃與生成,一套好的刀具路徑能夠直接帶來經(jīng)濟(jì)效益。因此,本文根據(jù)刀具與曲面的局部微分幾何結(jié)構(gòu)研究了一種刀具路徑生成算法——等殘留高度和變步長法。刀具路徑實(shí)際上就是刀位點(diǎn)數(shù)據(jù)按照一定規(guī)律組成的集合體,刀具路徑規(guī)劃就是計(jì)算刀位點(diǎn)的過程。在空間圖形變換的基礎(chǔ)上,本文建立了圓環(huán)面刀具與自由曲面切削模型并研究了刀觸點(diǎn)轉(zhuǎn)化為刀位點(diǎn)的求解方法。不同的刀具路徑規(guī)劃算法主要區(qū)別是走刀步長和行距的計(jì)算方法不同。本文的刀具路徑規(guī)劃首先確定走刀步長和行距的計(jì)算方法,再選取最長邊界線為初始路徑,然后根據(jù)步長將曲面邊界離散成一系列刀觸點(diǎn),利用行距公式計(jì)算出相鄰刀軌對(duì)應(yīng)的刀觸點(diǎn),最后根據(jù)刀位點(diǎn)公式將刀觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換為刀位點(diǎn),這些刀位點(diǎn)擬合成刀具加工路徑。為此,論文通過對(duì)自由曲面數(shù)學(xué)建模,利用Matlab工具編程對(duì)本文路徑規(guī)劃算法進(jìn)行了具體實(shí)現(xiàn),通過計(jì)算基于圓環(huán)面刀具的刀位點(diǎn)數(shù)據(jù)并擬合生成刀具軌跡,同時(shí)利用UG軟件采用球頭刀對(duì)相同數(shù)據(jù)的自由曲面進(jìn)行加工路徑仿真,通過兩者比較,可以得出圓環(huán)面刀具加工效率更高的結(jié)論。
【關(guān)鍵詞】：自由曲面 圓環(huán)面刀具 刀具路徑規(guī)劃 等殘留高度法
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG659
【目錄】：

• 附件2-4
• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 引言9-10
• 1.2 本課題研究發(fā)展概況10-13
• 1.3 本課題研究背景及研究內(nèi)容13-15
• 1.3.1 本課題研究背景13-14
• 1.3.2 本課題研究內(nèi)容14-15
• 1.4 章節(jié)結(jié)構(gòu)15-16
• 第2章 自由曲線曲面16-24
• 2.1 自由曲線曲面概述16-17
• 2.2 NURBS曲線曲面17-19
• 2.2.1 NURBS曲線定義17-18
• 2.2.2 NURBS曲面定義18-19
• 2.3 NURBS曲面微分幾何計(jì)算19-21
• 2.4 NURBS曲線曲面插值21-22
• 2.4.1 NURBS曲線插值21
• 2.4.2 NURBS曲面插值21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-24
• 第3章 圓環(huán)面刀具數(shù)學(xué)分析24-34
• 3.1 圓環(huán)面刀具的數(shù)學(xué)模型24-25
• 3.2 工件曲面的數(shù)學(xué)模型25-26
• 3.3 圓環(huán)曲面幾何分析26-29
• 3.4 刀具曲面與工件曲面接觸的數(shù)學(xué)模型29-33
• 3.4.1 圓環(huán)面的位姿29-30
• 3.4.2 刀具曲面與工件曲面接觸的數(shù)學(xué)描述30-33
• 3.5 本章小結(jié)33-34
• 第4章 自由曲面加工路徑規(guī)劃技術(shù)34-48
• 4.1 刀具路徑規(guī)劃原理34-41
• 4.1.1 相關(guān)基本概念34-36
• 4.1.2 刀具路徑規(guī)劃計(jì)算流程36
• 4.1.3 走刀步長的計(jì)算36-38
• 4.1.4 行距的計(jì)算38-41
• 4.2 刀具路徑生成算法41-44
• 4.2.1 刀位點(diǎn)的計(jì)算41-42
• 4.2.2 曲面邊界離散算法42
• 4.2.3 相鄰刀軌的計(jì)算42-43
• 4.2.4 刀具路徑生成43-44
• 4.3 Matlab程序?qū)崿F(xiàn)44-47
• 4.4 本章小結(jié)47-48
• 第5章 加工路徑仿真與算法結(jié)果比較48-55
• 5.1 數(shù)控加工仿真概況48-49
• 5.1.1 幾何仿真48
• 5.1.2 動(dòng)力學(xué)仿真48-49
• 5.2 仿真加工流程49-53
• 5.3 仿真與算法結(jié)果比較53-54
• 5.4 本章小結(jié)54-55
• 第6章 總結(jié)與展望55-57
• 6.1 論文總結(jié)55
• 6.2 研究展望55-57
• 參考文獻(xiàn)57-59
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果59-60
• 致謝60

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1023587