【摘要】：復合材料廣泛應(yīng)用于航空工業(yè)的許多重要結(jié)構(gòu)件中,在這些結(jié)構(gòu)件的表面鋪放復合材料以增強其性能,傳統(tǒng)的人工鋪纏方式程耗時較長,成本較高,難以滿足短周期、高效率的鋪纏加工的需求。本文針對航空零件形狀特點,研究六軸鋪帶鋪纏機床的高效率鋪纏路徑規(guī)劃算法。在分析鋪帶鋪纏加工工藝要求及待鋪纏件形狀特點基礎(chǔ)上,規(guī)劃了鋪纏加工初始路徑;針對待鋪纏表面局部區(qū)域曲率刀軸矢量的劇烈變化降低鋪纏效率的問題,分析刀軸姿態(tài)的可行誤差范圍,針對六軸鋪帶機床結(jié)構(gòu)進行運動學建模,提出采用濾波的方式在各軸行程約束下降低沿加工路徑上轉(zhuǎn)軸變化的波動程度,采用鋪纏一圈的刀具路徑進行優(yōu)化,驗證了刀軸姿態(tài)優(yōu)化算法的有效性。針對六軸鋪帶鋪纏機床后處理過程中冗余軸行程分配問題,依照機床各軸行程范圍計算沿加工路徑上冗余軸的可行域,規(guī)劃冗余軸的運動軌跡:包括基于回溯法、粒子群算法以及強化學習算法;針對轉(zhuǎn)臺軸運動負擔較大問題,搭建能夠反映運動性能強化學習仿真環(huán)境,通過強化學習控制決策體在可行區(qū)域內(nèi)運動進行冗余軸分配,選用測試案例檢驗了上述算法的有效性。針對目前國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)RTCP功能不支持六軸以上機床的問題,基于六軸鋪帶鋪纏機床結(jié)構(gòu)推導了RTCP算法,完成不同結(jié)構(gòu)下為保證保證刀尖跟隨目標的刀尖位置變換算法推導,實現(xiàn)了機床坐標系各軸速度和加工坐標系下末端執(zhí)行器速度的變換;并在華中8型數(shù)控系統(tǒng)中開發(fā)了六軸機床的RTCP功能。基于上述研究工作,針對六軸鋪帶鋪纏機床開發(fā)了專用后置處理軟件,進行仿真試驗以及實際加工鋪纏試驗,驗證了鋪纏路徑規(guī)劃算法以及RTCP算法的有效性;進行刀軸姿態(tài)優(yōu)化前后鋪纏試驗對比,驗證了刀軸姿態(tài)優(yōu)化對鋪纏效率的提升;選用簡單的去冗余策略的對比試驗結(jié)果表明通過強化學習分配的策略有效降低轉(zhuǎn)臺軸的速度和加速度要求的有效性。
【圖文】：

(a)優(yōu)化前 (b)優(yōu)化后圖 1-1 對刀軸矢量平滑示意圖數(shù)控加工過程中，由于各軸速度上限的約束，實際加工過程中，刀具軌跡跟程中往往無法達到程序進給速度，往往在加工部分區(qū)域機床某軸已經(jīng)達到速度上此時其他軸往往遠未到速度上限，，這也成為限制機床進給的關(guān)鍵因素。如果在加程中針對某些行程較大的轉(zhuǎn)軸，增加同向轉(zhuǎn)軸分擔行程負擔，可以有效提高加工

(a)優(yōu)化前 (b)優(yōu)化后圖 1-1 對刀軸矢量平滑示意圖加工過程中，由于各軸速度上限的約束，實際加工過程中，刀具軌跡跟無法達到程序進給速度，往往在加工部分區(qū)域機床某軸已經(jīng)達到速度上軸往往遠未到速度上限，這也成為限制機床進給的關(guān)鍵因素。如果在加某些行程較大的轉(zhuǎn)軸，增加同向轉(zhuǎn)軸分擔行程負擔，可以有效提高加工效
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP18;TB33

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本文編號：2681670