基于重叠分片法的仿人研抛螺旋线轨迹规划

提出一种重叠分片算法，它可产生C^1连续的轨迹规划偏置环，依此给出仿人研抛螺旋线轨迹规划。用普通算法（非人工智能）模拟了人工研抛轨迹，消除了除工件边界外的所有刀具轨迹转折和棱角，产生的准螺旋线轨迹适用于高速铣削和研抛。给出加工重复率的定义，评估了加工效率并分析了适用的分片密度。本算法只需调节权因子w1就可连续调节加工重复率。全部算法通过了Matlab的仿真验证。     

虚拟轴机床研抛模具自由曲面的分片规划

为了提高模具自由曲面的研抛精度和效率，根据计算机图形信息构造特点，提出了基于曲率的自由曲面自适应分片方法。将自由曲面划分为一系列曲面信息与工艺特征相同或相似的曲面片族，采用相同的工具和相近的工艺参数进行研抛加工，利用等残留高度法对片内的研抛轨迹进行合理优化，以提高研抛质量和加工效率。     

自由曲面研抛加工的直接插补控制

研抛加工的目的是成型质量均恒的精密表面。基于自由曲面研抛加工的直接插补控制,本文就残留高度与研抛轨线间距、工具头半径、曲面曲率半径间的关系,插补误差与插补步长、工具头半径、曲面曲率半径间的关系等问题展开了讨论,揭示了其相关规律,并在此基础上给出了以许用误差为控制目标的研抛加工路径规划、插补综合控制策略。实验数据表明,该控制策略误差目标可控,误差控制效果明显。     

弹性约束自由磨料研抛加工的材料去除机理

弹性约束自由磨料研抛加工是悬浮液中的磨粒在工具的弹性约束下实现对工件表面的加工方法.建立了反映加工过程影响因素的球形工具加工区域模型,以及类球形和棱锥体磨粒的力学模型,讨论了材料去除机理,分析了加工自由曲面的可行性.利用Al2O3和SiC两种磨料对光学玻璃进行了加工试验,结果表明弹性约束自由磨料加工方法应用于超精密加工是有效的.并验证了对磨粒尺度影响规律的分析.     

基于CAD的喷涂机器人轨迹优化

针对复杂自由曲面匀速和等行程间距喷涂方法，因曲面上曲率的变化会造成涂层厚度差较大的问题，提出一种基于CAD的轨迹优化算法以提高曲面的漆膜厚度一致性。该方法首先根据平面上的喷涂试验和微分几何的面积放大定理推导出曲面上的漆膜生长模型；然后通过扫描直接获得工件表面点云模型，采用点云切片技术获取喷枪路径和姿态；最后采用沿路径方向的速率优化算法和垂直路径方向的间距优化算法对曲面上的喷枪轨迹进行优化。仿真和试验结果验证了优化算法的有效性和轨迹生成算法的可行性。     

基于CAD的喷涂机器人轨迹优化

针对复杂自由曲面匀速和等行程间距喷涂方法,因曲面上曲率的变化会造成涂层厚度差较大的问题,提出一种基于CAD的轨迹优化算法以提高曲面的漆膜厚度一致性.该方法首先根据平面上的喷涂试验和微分几何的面积放大定理推导出曲面上的漆膜生长模型;然后通过扫描直接获得工件表面点云模型,采用点云切片技术获取喷枪路径和姿态;最后采用沿路径方向的速率优化算法和垂直路径方向的间距优化算法对曲面上的喷枪轨迹进行优化.仿真和试验结果验证了优化算法的有效性和轨迹生成算法的可行性.     

三坐标自由曲面精加工中的步进优化方法

由于自由曲面的几何复杂性,所以自由曲面相对来说较难加工。工作主要集中在对于精加工操作的刀位轨迹的步距进行优化。给定任意的自由曲面,并且生成了加工的G＆M机器代码,在三坐标数控机床上利用球头铣刀进行曲面加工。在偏置曲面上产生刀具路径规划。考虑到曲面的强度和单一性因素,所以生成等间隔平面往复式刀具路径。所产生的刀具路径要符合在给定的曲面上所规定的误差。输入的是.prt格式的曲面实体模型,输出的是包含加工代码的.txt文件。最后将给出实例用来证明本算法的有效性。     

三坐标自由曲面精加工中的步进优化方法

由于自由曲面的几何复杂性,所以自由曲面相对来说较难加工.工作主要集中在对于精加工操作的刀位轨迹的步距进行优化.给定任意的自由曲面,并且生成了加工的G&M机器代码,在三坐标数控机床上利用球头铣刀进行曲面加工.在偏置曲面上产生刀具路径规划.考虑到曲面的强度和单一性因素,所以生成等间隔平面往复式刀具路径.所产生的刀具路径要符合在给定的曲面上所规定的误差.输入的是.prt格式的曲面实体模型,输出的是包含加工代码的.txt文件.最后将给出实例用来证明本算法的有效性.     

基于包络面构建的等残留高度刀具路径规划

提出一种基于包络面构建技术的等残留高度刀具路径规划方法。在计算过程中，首先分别以残留高度值和刀具半径值为等距距离将被加工曲面进行等距，得到残留曲面和刀具中心曲面。然后以前一行刀具路径为引导线，构建截面半径等于刀具半径的包络面，通过包络面与残留曲面之间的求交计算，得到残留曲线；以残留曲线为引导线，再次构建包络面，包络面与刀具中心曲面之间的交线即为当前刀具路径行。依次递推，求出所有刀具路径行。最后针对可能出现的欠切问题，给出边界处理方法。通过实例验证了算法的可行性，并与现有算法进行比较，表明应用该方法生成三坐标自由曲面加工的刀具路径，可在保证加工精度的前提下，大大提高加工效率。     

基于改进遗传算法的喷涂机器人轨迹优化

针对复杂的自由曲面,采用匀速喷涂方法,曲面上曲率的变化造成涂层厚度差较大。首先,根据平面上的喷涂实验和微分几何的面积放大定理推导出自由曲面上的漆膜生长模型;其次,建立分段优化路径速率的优化模型;最后,以表面有凹凸结构的复杂曲面为喷涂对象,采用改进遗传算法进行轨迹优化。仿真结果验证了数学模型和优化算法的有效性与和可行性。     

基于冗余联动的六轴联动数控机床加工轨迹误差优化

针对数控机床实际加工轨迹与理论轨迹存在误差的现象,提出利用六轴联动数控机床冗余联动特点优化该误差的方法。建立了一类六轴联动数控机床的运动学模型,并研究了其冗余联动特点。根据刀具接触点运动规律,以冗余旋转联动轴的运动优化刀具中心点运动轨迹误差和刀具轴线转动轨迹误差,从而实现加工轨迹误差的优化。在实际六轴联动数控机床上进行了抛光加工实验,通过应用所提出的轨迹误差优化算法,减小了抛光过程中的加工轨迹误差,降低了工件表面粗糙度,且保证加工后表面具有较高的均匀一致性,提高了抛光表面质量,从而验证了所提出方法的有效性。     

五轴加工刀触点路径非线性误差补偿与修复方法

自由曲面五轴加工时,两个旋转坐标参与线性插补会引起刀具与曲面的实际切触点(刀触点)偏离预设的刀触点线性轨迹,形成刀触点路径的非线性误差。为有效降低该误差,提出一种基于理想刀触点路径的非线性误差补偿与修复方法。通过分析刀具姿态变化引起刀触点路径非线性误差的产生机制,分别建立机床运动学变换模型和刀触点路径的非线性误差模型,根据当前插补刀心点求出与之相应的插补刀触点,再求出插补刀触点与刀触点路径间的空间距离和垂足位置坐标,进而分别确定非线性误差的补偿距离和方向,对插补刀心点的位置进行实时修复后,再完成对5个进给轴的伺服控制。仿真结果表明,该方法能有效降低刀触点路径的非线性误差,对提高五轴线性插补时刀触点轨迹的控制精度具有实用价值。     

仿腕关节柔顺并联打磨机器人设计与试验

根据柔性并联机构逆向自适应运动原理,设计了一种3转动输出的3SPS+S仿腕关节柔性并联打磨机构,建立了机构运动方程,得到了柔性支链变形量与动平台姿态的关系;分析了柔性支链的变形力以及打磨工具打磨力、输出力矩情况,并建立力学模型;以打磨工具姿态变化和打磨力恒定为目标,对建立的三维模型进行仿真,并通过样机模拟得到机构的工作参数范围;仿真和试验结果表明,这种打磨机构可根据工件曲面几何形状的改变而实时改变打磨工具姿态,在有效控制力的前提下可保持打磨头和工件间的接触打磨力不变,该机构设计简单、运动灵活、方便控制,具有较好的应用价值。     

畚斗式抛粮机的设计

针对目前散粮进出仓设备—带式输送机、埋刮板输送机、斗式提升机、螺旋输送机及振动输送机存在柔性差、自动化程度低及粮食破碎率高的问题,结合目前国内外仓型对进出仓设备的要求,设计了畚斗式抛粮机。该抛粮机主要由机架、抛粮罩、抛送电机及叶轮等部分组成,其结构简单、抛粮轨迹稳定、能实现工作半径内3 6 0°方向的散粮输送。该抛粮机的研发将对提高我国粮食物流自动化水平具有一定的意义。     

基于组件技术的开放式数控系统体系结构

为实现开放式数控系统的可移植性、可扩展性及可互换性等特性,引进软件工程学思想,提出了基于组件技术的开放式数控系统体系结构。阐述了组件技术的原理及实现技术。软件设计采用双层面设计方式,利用CORBA组件模型并使用星式通讯机制,建立各组件之间的组成及通讯方式。以自主研发的混联式虚拟轴研抛机床为平台,进行了三维曲线加工轨迹仿真实验,表明基于该体系结构的数控系统具有良好的开放性及动态性能。     

Inconel 718合金的磁性复合流体抛光工艺

针对Inconel 718合金材料加工中不断提高的表面质量需求,研究了采用磁性复合流体(Magnetic compound fluid)抛光Inconel718合金材料的加工工艺。根据磁性复合流体抛光原理搭建Inconel718合金抛光实验平台,进行不同抛光方向、抛光时间、抛光转速等工艺参数下的Inconel718合金抛光实验,对工件表面的表面粗糙度、微观形貌进行了测试与分析。实验结果表明:当抛光转速800 r/min,抛光间距3 mm,抛光时间10 min时,Inconel718合金表面粗糙度Ra下降约至0.1μm。