發(fā)布時間：2017-06-20 23:11

  本文關(guān)鍵詞：面向葉片加工的數(shù)控砂帶拋磨系統(tǒng)的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 葉輪機(jī)械在航空航天,電力能源等行業(yè)應(yīng)用廣泛。其核心部件葉片因其特殊的自由曲面外形,屬于典型的難加工零件。在國內(nèi)在葉片加工領(lǐng)域,與銑削加工高精度與高效率形成鮮明對比的是,對葉片自由形面的拋磨加工仍然停留在以人工拋磨為主的階段。隨著葉片尺寸的不斷增大,產(chǎn)量需求的不斷上升,葉片自動化機(jī)械拋磨已經(jīng)成為限制高質(zhì)量葉片生產(chǎn)的瓶頸。因此,研制一套經(jīng)濟(jì),高效,具有自主知識產(chǎn)權(quán)的葉片形面拋磨系統(tǒng),解決葉片加工中銑削與拋磨自動化程度不對稱的局面,具有切實(shí)意義。 本文抓住切削加工中刀具與工件的相對位姿這個關(guān)鍵因素,借鑒砂帶磨削的加工特點(diǎn),分析并提出了機(jī)床的運(yùn)動軸數(shù)和機(jī)構(gòu)的空間分布。通過分析機(jī)床的運(yùn)動學(xué)模型,提出了機(jī)床運(yùn)動機(jī)構(gòu)的配置原則。通過將機(jī)床視為特殊結(jié)構(gòu)的機(jī)器人,反解了機(jī)床的各個關(guān)節(jié)運(yùn)動參量,解決了本模型無封閉解的問題。提出適合多軸數(shù)控砂帶磨削的接觸輪控制策略——法向接觸法。此法可有效利用機(jī)床的結(jié)構(gòu)剛度,簡化機(jī)床運(yùn)動學(xué)模型的反解計算工作,并且方便實(shí)現(xiàn)磨削過程中磨削壓力的控制。為了兼顧加工過程中的無干涉磨削與高效磨削,提出了接觸輪外形應(yīng)采用鼓形接觸輪,并給出了接觸輪回轉(zhuǎn)軸方向與進(jìn)給方向的控制策略。 基于UG二次開發(fā)功能,以葉片的CAD模型為基礎(chǔ),通過對葉片自由曲面上任意的分析,獲得葉片上每一點(diǎn)的精確位置坐標(biāo)和相應(yīng)的法向矢量及曲面的各向法曲率分布等信息,以此為依據(jù)來進(jìn)行刀具軌跡規(guī)劃,刀觸點(diǎn)的拾取,并獲得刀位點(diǎn)信息。同時還可以在自由形面上劃分加工區(qū)域來規(guī)避諸如葉根、葉冠和筋板等難于編程加工的區(qū)域。 利用UG提供的虛擬裝配和運(yùn)動仿真模塊,建立數(shù)控拋磨系統(tǒng)的虛擬機(jī)床模型,實(shí)現(xiàn)葉片在機(jī)床上的虛擬裝夾。對拋磨過程中材料的去除情況及磨削后的殘余高度進(jìn)行了仿真,從而對最終的加工精度進(jìn)行定量分析,以驗(yàn)證刀具軌跡分布的合理性與正確性。利用反解得到的運(yùn)動參量來驅(qū)動虛擬機(jī)床的各個運(yùn)動關(guān)節(jié),可以觀察整臺機(jī)床在運(yùn)動過程中運(yùn)動部件之間是否會發(fā)生干涉,并利用刀位文件的交互模式對錯誤的刀具軌跡及時做出調(diào)整與修改,保證刀位信息的可靠。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)控砂帶拋磨 葉片拋磨 運(yùn)動學(xué)建模 加工過程仿真 虛擬樣機(jī) 虛擬裝配 UG/Open_API二次開發(fā)
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TG596
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章緒論8-16
• 1.1 引言8
• 1.2 數(shù)控砂帶磨削加工的研究現(xiàn)狀8-13
• 1.2.1 砂帶磨削技術(shù)8-10
• 1.2.2 砂帶磨削裝備的國內(nèi)外現(xiàn)狀10-13
• 1.3 研究的內(nèi)容與思路13-16
• 1.3.1 研究思路13-14
• 1.3.2 研究的內(nèi)容14-16
• 第二章 機(jī)床結(jié)構(gòu)形式的確定與刀具軌跡規(guī)劃16-31
• 2.1 機(jī)床結(jié)構(gòu)形式的確定16-22
• 2.1.1 常見多軸機(jī)床的結(jié)構(gòu)類型及分析16-18
• 2.1.2 法向接觸對拋磨加工的意義18-20
• 2.1.3 葉片拋磨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的確定與運(yùn)動分配20-22
• 2.2 接觸輪外形特性分析22-26
• 2.2.1 空間曲面特性22-23
• 2.2.2 接觸輪的母線形式23-24
• 2.2.3 接觸輪鼓形面的曲面特性24
• 2.2.4 接觸輪局部坐標(biāo)系的建立24-25
• 2.2.5 接觸輪的有效空間25-26
• 2.3 刀具軌跡規(guī)劃26-29
• 2.3.1 復(fù)雜曲面加工中常用的刀具軌跡規(guī)劃方式26-28
• 2.3.2 刀具軌跡間距計算與刀位點(diǎn)的確定28-29
• 2.3 接觸輪回轉(zhuǎn)軸方向的控制策略29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 六軸聯(lián)動機(jī)床的正逆問題的求解31-40
• 3.1 齊次坐標(biāo)變換與物體空間位姿的描述31-33
• 3.1.1 剛體位姿的描述31-32
• 3.1.2 齊次坐標(biāo)變換32-33
• 3.2 六軸聯(lián)動機(jī)床運(yùn)動學(xué)模型的建立33-36
• 3.2.1 機(jī)床運(yùn)動學(xué)模型的建模基礎(chǔ)33-35
• 3.2.2 機(jī)床運(yùn)動學(xué)正向問題建模35-36
• 3.3 對機(jī)床運(yùn)動學(xué)模型的反解36-39
• 3.3.1 求解關(guān)節(jié)變量36-38
• 3.3.2 結(jié)果分析38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第四章 基于UG 二次開發(fā)的刀位信息獲取40-58
• 4.1 UG 二次開發(fā)的相關(guān)基本概念40-49
• 4.1.1 UG/Open 的基本概念40-41
• 4.1.2 基于UG/Open_API 的基礎(chǔ)知識41-43
• 4.1.3 在VC 環(huán)境下搭建UG 二次開發(fā)框架43-49
• 4.2 空間曲線曲面的幾何特性49-52
• 4.2.1 空間自由曲線曲面理論基礎(chǔ)49-50
• 4.2.2 UG 環(huán)境中曲面上任意點(diǎn)處主方向的獲得50-52
• 4.3 刀位點(diǎn)數(shù)據(jù)的獲取52-57
• 4.3.1 UG 下葉片形面的造型52
• 4.3.2 葉片自由形面上加工區(qū)域劃分52-55
• 4.3.3 刀具軌跡規(guī)劃與刀觸點(diǎn)信息的獲取55-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第五章 葉片拋磨加工的仿真58-64
• 5.1 接觸輪的生成與控制58-60
• 5.1.1 接觸輪三維模型的參數(shù)化生成58-59
• 5.1.2 接觸輪的空間位姿控制59-60
• 5.2 拋磨加工過程的仿真60-63
• 5.2.1 材料去除的仿真60-61
• 5.2.2 加工過程的仿真61-62
• 5.2.3 實(shí)際殘留高度的分析62-63
• 5.3 本章小結(jié)63-64
• 第六章 基于虛擬機(jī)床的加工過程的仿真64-73
• 6.1 UG 下虛擬機(jī)床的建立64-67
• 6.1.1 UG 的虛擬裝配（ASSEMBLIES）64-65
• 6.1.2 UG 的運(yùn)動仿真（MOTION）65
• 6.1.3 虛擬機(jī)床模型的建立65-67
• 6.2 虛擬加工仿真67-72
• 6.2.1 葉片的虛擬裝配67-70
• 6.2.2 基于Spreadsheet 的加工仿真70-72
• 6.3 本章小結(jié)72-73
• 第七章 結(jié)論與展望73-76
• 7.1 論文工作總結(jié)73-75
• 7.1.1 研究工作總結(jié)與結(jié)論分析73-74
• 7.1.2 本文的主要創(chuàng)新點(diǎn)74
• 7.1.3 研究中存在的問題以及應(yīng)對策略74-75
• 7.2 展望75-76
• 致謝76-77
• 參考文獻(xiàn)77-80
• 附錄：作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文80

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 周潔;何衛(wèi);胡旭曉;毛磊;;四軸聯(lián)動變刀觸點(diǎn)自由曲面磨削算法研究[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2011年06期

2 毛磊;何衛(wèi);周潔;駱廣進(jìn);胡旭曉;周哲平;;基于曲率擬合及變刀觸點(diǎn)的防干涉四軸磨削算法[J];中國機(jī)械工程;2011年17期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 呂洪波;機(jī)器人智能修磨方法研究[D];清華大學(xué);2011年

2 卜遲武;風(fēng)機(jī)葉片打磨機(jī)器人的控制研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

3 楊赫然;葉片雙面砂帶磨削工藝?yán)碚撆c關(guān)鍵技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 吳廣領(lǐng);葉片砂帶磨削六軸數(shù)控系統(tǒng)編程技術(shù)研究[D];江南大學(xué);2011年

2 李元坤;葉片研拋機(jī)床工具系統(tǒng)與控制技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2011年

3 張作杰;葉片雙面拋磨機(jī)床控制系統(tǒng)研究[D];吉林大學(xué);2012年

4 張岳;航發(fā)葉片七軸聯(lián)動數(shù)控砂帶磨削加工方法及自動編程關(guān)鍵技術(shù)研究[D];重慶大學(xué);2012年

5 邵增超;葉片雙面磨拋工具系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)研究[D];吉林大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：面向葉片加工的數(shù)控砂帶拋磨系統(tǒng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：467132