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。     

大模数少齿数螺旋齿面的四轴加工与仿真

针对大模数少齿数螺旋齿轮的加工特点，结合渐开线和摆线的性质，利用微分几何工具计算出该类曲面的法矢，作为选取球头铣刀半径的依据。由于铣刀每完成一个行程后，还要进行轮廓插补，采用一种新的渐开线轮廓插补方法，并将插补轨迹换算成球头铣刀的刀心轨迹。分析了插补误差产生原因并提出控制方法。以一转子齿轮为例，仿真其加工过程。结果表明，本加工方法具有高效、高精度特点。     

五坐标虚拟轴弹性研抛机床的环形轨迹规划

以自行研制的五坐标虚拟轴弹性研抛机床为背景，按机床特性和残留高度要求提出两种实用的仿人弹性研磨抛光轨迹规划算法。其中平行环算法简单、运算速度快；而相关环算法可相对提高加工表面的粗糙度。这些方法均可用于自由曲面的直接插补，易于构成基于NURBS标准的面插补器。用Matlab软件对两种算法的正确性作了验证和仿真。这些算法通用性强，可用于自由曲面研抛的轨迹规划。     

农机曲轴件数控加工曲线插补技术研究 —基于UG仿真和PROE建模

农机发动机曲轴属于复杂零部件,在加工时需要采用数控加工方法。数控机床加工时首先要进行编程,而曲轴形状比较复杂,在编程之前要对零件的曲面形状进行分析,然后通过插补技术得到驱动电机的控制点。为此,引入了Pro/E建模软件对曲面进行建模,采用NURBS曲线插补技术对零部件的曲面形状进行拟合,然后利用UG软件对加工轨迹进行仿真,进而对加工过程的切削参数进行优化。为了验证方案的可行性,对发动机曲轴零部件进行了建模和刀具轨迹仿真,结果表明:该方案可以成功实现曲轴零部件加工的刀具轨迹仿真。最后,对两种不同的插补算法产生的加工误差进行了比较,进一步验证了NURBS曲线插补算法的可靠性。     

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。     

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.     

基于微分模型的空间圆弧与椭圆弧插补研究

针对目前圆弧插补与椭圆弧插补在适用范围、计算效率与精度方面的问题,通过引入微分模型表达空间圆弧与椭圆弧,提出了基于微分模型的空间圆弧与椭圆弧插补方法,能实现空间任意圆弧与椭圆弧的插补。在空间圆弧插补中能实现零径向误差与零速度波动。在空间椭圆弧插补中能实现零径向误差与较低的速度波动。同时,该方法的插补过程统一了圆弧和椭圆弧的正逆插补,无需象限判断,因此插补流程简单高效。另外,该方法采用的插补点递推公式能转换为一系列简单的四则运算,因此插补计算效率高。仿真对比分析表明了该方法相对于目前的方法具有很大的优越性。最后,在自主开发的数控平台上实现了该方法并完成了试件的加工。     

农机复杂件精密模型数控加工和成型技术研究

为了解决果园修剪农机设备驱动装置复杂曲面零部件的加工制造难题,引入了一种基于NURBS曲线插补编程的多轴数控加工方法,有效地提高了加工精度和编程效率。为此,设计了基于NURBS曲线插补的基本流程和框架,建立了NURBS插补数学模型,并以此建立了数控编程的刀具走刀轨迹。最后,通过零件的加工实验,对基于NURBS插补算法的数控编程技术进行了验证,结果发现:采用NURBS曲线插补技术可以成功地完成果园修剪机械驱动装置叶片复杂件的加工。将加工效果和传统加工方法进行了对比,结果发现:其加工纹理要比传统方法更加光滑,精确度更高,可以满足复杂零件精密加工的需求。     

砂轮磨削加工斜齿轮的插补修整研究

以斜齿轮为研究对象,研究了砂轮磨削加工斜齿轮时,齿轮精度的评价标准以及误差产生的原因。在此基础之上,引入了两种插补修整方案,分别分析了直线插补修整和圆弧插补修整的实现原理。根据相关理论研究,在数控机床上进行了实验加工,并对试件进行了在线测量。在线测量的结果表明,圆弧插补修整优于直线插补修整,可以提高被加工斜齿轮的精度。     

五轴加工中心农机零件加工仿真研究——基于曲线插补技术

五轴加工中心是复杂曲面零件加工常用的机械工具,为了提高农机零部件设计加工效率,提高零件加工精度,将UG仿真设计软件引入到了五轴加工中心零件的设计加工制造上,在曲线插补算法上提出了神经网络算法进行优化,通过降低输出误差提高了加工精度。对加工过程进行了仿真模拟,结果表明:采用UG仿真软件可以成功地实现加工过程的建模和仿真,并得到刀具的运行轨迹。由采用和不采用神经网络算法得到的加工精度对比可以看出:采用神经网络方法可以有效提高加工精度,对于农机重要精密零部件的设计制造方法研究具有重要的借鉴意义。     

确定插齿刀廓形的方法及精度分析

论述了由插齿刀前锥面和螺旋面方程确定的母面廓形,提出了保证插齿刀原始廓形角的3个条件,由此推出了计算廓形角的3种方法,得出了廓形角及基圆半径的计算公式,然后对3种方法的误差进行分析,计算表明第3种方法误差较小,是一种较好方法。     

基于图形识别的数控机床误差溯因方法

针对数控机床误差溯因方法复杂且适应性差的问题,提出了基于数控系统圆检测图形的特征角点分布规律,并与神经网络相结合实现对机床运动误差的快速溯因方法。首先,提取所生成圆图形的特征角点,构造反向间隙、周期误差等特征矩阵;然后结合神经网络将低维特征矩阵映射至高维特征空间,实现对数控机床误差的快速溯因。实验表明,该方法简单有效,误差识别准确率较高,且具有较强的通用性。     

三角网格曲面环形刀五轴加工宽行距刀具路径生成方法

针对三角网格曲面五轴数控加工中普遍使用的截平面法加工行距较窄、加工效率较低的问题，提出一种可变行距的宽行加工刀具路径生成方法。首先，以三角网格数据重构为基础，提出一种基于KdTree网格区域划分的求交算法，实现了网格数据点的快速获取；然后，分析环形刀及三角网格曲面的几何特性，在无曲率干涉条件下提出通过改变侧倾角并优化前倾角使刀具有效切削半径最大化的方法，获得以加工行距最大化为优化目标的最佳刀具倾角组合；最后，结合三角网格曲面的特性建立一种环形刀刀具离散模型，并提出了相应的干涉检测与修正方法。仿真实验表明，在相同加工条件下，本文加工行距优化方法较现有方法明显增大了加工行距、提高了加工效率，而且所提出的刀具干涉与修正处理方法能有效避免局部刀底干涉及全局刀杆干涉现象的发生。     

基于NURBS自由曲面重构的精度分析

通过对NURBS曲面重构技术的理论分析和实验研究,得知自由曲面的控制点数量对曲面重构精度有很大影响。在一定曲率半径时,适当增加控制点数量能减少曲面拟合误差,并使所重构的自由曲面更加光顺;而在相同控制点的情况下,曲率半径越小则精度越高,并用具体实例进行了验证。     

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。     

基于GIS空间插值的降水分布模拟方法比较研究

为了获取区域最优插值方案,模拟降水空间分布信息,基于1960-2015年湖南省87个气象站点资料,利用ArcGIS 10.2软件平台,采用克里金法、反距离权重法、样条函数法和趋势面法对研究区近56 a年均降水量进行空间插值,通过比较各插值方法的插值精度获得适合区域的插值方法,并分析了研究区降水空间分布特征。结果表明:湖南省降水空间插值受多因素影响,具有不确定性。交叉验证显示幂值为4的反距离权重法插值精度较高,基于TENSION模型的样条函数法次之,基于三角函数模型的克里金法精度略差,阶为2的趋势面法插值精度最差,然而4种插值方法一定程度上均能反映湖南省年降水量的空间分布特征。此外,不同插值方法插值结果存在差异性,其中,普通克里金法插值面较为粗糙,反距离权重法和样条函数法插值面较为光滑,趋势面法插值结果较为单调。     

基于放样法的NURBS自由曲面设计

在逆向工程中出现了各种不同的参数曲面描述方法，但是在自由曲面设计过程中．最初的型线只是曲面截面的初步构想，而且轮廓也很粗糙。如何使二维平面的型线描述上升到三维物理空间的曲面构造，是需要解决的问题。为此，给出了用NURBS截面曲线构造自由曲面的放样法，重点研究了在放样法中截面曲线的生成方法．该方法适合于平面脊线同时有多条截面线的自由曲面生成。