本文關鍵詞：三角網(wǎng)格模型的等殘留高度刀具軌跡規(guī)劃及擬合

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【摘要】：三角網(wǎng)格模型具備快速靈活、拓撲能力強、數(shù)據(jù)結構簡單等優(yōu)點,同時在快速原型制造中也有廣泛的應用。研究三角網(wǎng)格模型的刀具軌跡可以實現(xiàn)散亂數(shù)據(jù)點曲線的加工和從CAE到CAM的集成,有利于縮短零件的制造周期。本文主要基于STL三角網(wǎng)格模型的等殘留高度軌跡的規(guī)劃及擬合,來提高曲面的三角網(wǎng)格模型的加工精度和加工效率。為了在三角網(wǎng)格曲面模型上生成等殘留刀具軌跡,首先計算三角網(wǎng)格模型的等距偏置模型,再在偏置模型上計算刀位點,最后對刀位點進行擬合生成光滑的刀具軌跡。本論文的具體工作如下:(1)分析STL三角網(wǎng)格模型基于頂點法矢計算等距偏置網(wǎng)格模型的方法。在重構STL三角網(wǎng)格模型拓撲關系的基礎上,結合刀具的干涉判斷生成高精度無干涉的等距偏置網(wǎng)格模型,并通過半球體網(wǎng)格模型來驗證此方法可以獲得較高精度的等距偏置模型。(2)研究在等距偏置網(wǎng)格模型上計算等殘留高度刀具軌跡的方法。以球頭刀為例,首先根據(jù)允許的最大殘留高度和刀具半徑進行偏置得到殘留網(wǎng)格面和刀位點網(wǎng)格面,然后在殘留網(wǎng)格面上計算殘留點并擬合成殘留曲線,最后根據(jù)殘留曲線在刀位點網(wǎng)格面上計算等殘留高度刀位點并擬合成刀具軌跡線。通過實例分析和比較等殘留軌跡法和截平面法的加工精度和加工效率,結果表明等殘留法在保證加工精度的前提下,能夠提高加工效率。(3)研究對離散刀位點進行NURBS曲線擬合處理方法。首先對刀位點進行瑕疵點和冗余點的處理,然后進行基于移動最小二乘法的NURBS曲線擬合,得到光滑的刀具軌跡,并通過實例驗證擬合曲線的精度能夠滿足加工精度的要求。(4)通過加工仿真驗證本文的等殘留高度法能夠在等距偏置三角網(wǎng)格模型中生成出無干涉的刀具軌跡。
【關鍵詞】：數(shù)控加工 三角網(wǎng)格 偏置模型 等殘留高度 擬合
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG71
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 自由曲面刀具軌跡規(guī)劃的研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 參數(shù)幾何曲面的刀具軌跡規(guī)劃10-12
• 1.2.2 散亂數(shù)據(jù)點曲面的刀具軌跡規(guī)劃12-13
• 1.2.3 三角網(wǎng)格曲面模型的刀具軌跡規(guī)劃13-14
• 1.3 基于三角網(wǎng)格曲面模型的偏置研究現(xiàn)狀14
• 1.4 三角網(wǎng)格曲面模型刀具軌跡規(guī)劃存在的問題14-15
• 1.5 本文研究的內(nèi)容15-16
• 第二章 三角形網(wǎng)格模型等距偏置方法研究16-28
• 2.1 引言16
• 2.2 STL三角網(wǎng)格模型的介紹16-17
• 2.3 STL三角網(wǎng)格的拓撲關系重建17-18
• 2.4 三角網(wǎng)格模型的偏置方法18-20
• 2.4.1 三角面片偏置法分析18-19
• 2.4.2 頂點偏置法分析19-20
• 2.5 頂點偏置干涉判斷20-22
• 2.6 頂點法矢偏置的精度分析22-26
• 2.7 基于頂點偏置的實例26-27
• 2.8 本章小結27-28
• 第三章 偏置網(wǎng)格模型等殘留高度刀具軌跡規(guī)劃28-42
• 3.1 概述28
• 3.2 偏置網(wǎng)格模型邊界處理28-29
• 3.3 偏置網(wǎng)格模型等殘留高度法原理29
• 3.4 殘留曲線的計算29-32
• 3.4.1 初始刀具軌跡的確立和離散30
• 3.4.2 構建刀具半徑離散面30-31
• 3.4.3 刀具離散面與殘留網(wǎng)格面的求交31-32
• 3.5 殘留高度計算32-33
• 3.6 等殘留高度刀具軌跡的規(guī)劃33-35
• 3.6.1 構建殘留離散面33-34
• 3.6.2 殘留離散面與刀位點網(wǎng)格面的求交34-35
• 3.7 網(wǎng)格邊界的刀具軌跡處理35-36
• 3.8 刀具軌跡干涉檢查與處理36-38
• 3.9 算例分析38-41
• 3.10 本章小結41-42
• 第四章 三角網(wǎng)格模型等殘留刀具軌跡的擬合42-51
• 4.1 概述42
• 4.2 刀位點樣條曲線擬合42
• 4.3 刀位點的預處理42-45
• 4.3.1 刀位瑕疵點的糾正43-44
• 4.3.2 刀位點冗余點的處理44-45
• 4.4 NURBS曲線的基本性質45-46
• 4.5 三次NURBS曲線的擬合46-48
• 4.5.1 確定NURBS曲線節(jié)點矢量46
• 4.5.2 控制點的反算46-48
• 4.6 移動最小二乘法NURBS曲線擬合刀軌的實例48-50
• 4.7 本章小結50-51
• 第五章 網(wǎng)格曲面模型的刀具軌跡仿真51-55
• 5.1 概述51
• 5.2 加工參數(shù)的分析51
• 5.2.1 刀具類型的確定51
• 5.2.2 走刀參數(shù)的確定51
• 5.3 實例仿真51-54
• 5.4 本章小結54-55
• 第六章 總結與展望55-57
• 6.1 本文總結55
• 6.2 展望55-57
• 參考文獻57-60
• 致謝60-61
• 攻讀碩士學位期間公開發(fā)表的論文61

【共引文獻】

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本文編號：664371