复杂曲面零件分区域加工刀具轨迹规划研究

发布时间：2024-02-23 22:54

　　随着航空航天、能源动力、汽车船舶等重大工程领域的飞速发展,局部几何急变类复杂曲面关重件在各种高端装备中得以广泛应用。由于此类零件面形复杂且具有局部几何急变特征,传统统一工艺参数整体加工方法难以满足其高质高效的制造需求,因此分区域变工艺参数加工方法被大量用于此类零件加工。然而,该方法仍存在两方面不足:其一,缺乏面向数控加工过程的分区准则,导致区域分割与刀具轨迹规划相互独立,易诱发局部误差超差和剧烈切削振动;其二,区域部分位置易发生刀具轨迹拼接不当,造成局部误差急剧增大,甚至导致明显的接刀痕。鉴于此,本文开展了复杂曲面零件分区域加工刀具轨迹规划研究,并提出了面向局部几何急变类复杂曲面零件高质高效加工的区域分割方法与刀具轨迹规划方法,具体研究内容如下:(1)基于走刀矢量场的复杂曲面零件加工区域分割方法。构造弦高/残高误差的双目标优化模型,求解最优走刀方向,建立弦高/残高误差协同约束的走刀矢量场。以散度值/旋度值是否为零作为准则,完成促成走刀方式精准匹配的区域初分割。以旋转轴进给运动的运动学参数是否突变作为准则,完成确保旋转轴进给运动平稳的区域细分。(2)边界残高误差约束的区域行切加工刀具轨迹...

【文章页数】：108 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 复杂曲面零件区域分割研究现状
        1.2.2 数控加工刀具轨迹规划研究现状
    1.3 本文研究内容及整体结构
2 基于走刀矢量场的复杂曲面零件加工区域分割方法
    2.1 引言
    2.2 走刀矢量场基础理论概述
    2.3 弦高/残高误差协同约束的走刀矢量场构建
        2.3.1 面向弦高/残高误差的双目标优化模型构造
        2.3.2 基于曲率特征的最优走刀方向求解
    2.4 多目标约束下复杂曲面零件加工区域分割
        2.4.1 促成走刀方式精准匹配的加工区域初分割
        2.4.2 确保旋转轴进给运动平稳的加工区域细分
    2.5 实验验证
        2.5.1 实验方案设计
        2.5.2 实验结果分析
    2.6 本章小结
3 边界残高误差约束的区域行切加工刀具轨迹规划方法
    3.1 引言
    3.2 区域行切加工接刀痕形成机制分析
    3.3 边界残高误差约束的临界刀触点曲线构造
        3.3.1 边界-刀触点距离计算模型建立
        3.3.2 虑及边界-刀触点空间位置关系的临界刀触点求解
    3.4 基于行距方向测地线的区域行切加工刀具轨迹规划
        3.4.1 临界刀触点行距方向测地线数值计算
        3.4.2 测地线导向的理论刀触点生成及修正
        3.4.3 面向行切加工刀具轨迹的实际刀触点生成
    3.5 实验验证
        3.5.1 实验方案设计
        3.5.2 实验结果分析
    3.6 本章小结
4 基于等残高法的区域环切加工刀具轨迹规划方法
    4.1 引言
    4.2 区域环切加工接刀痕形成机制分析
    4.3 等残高法区域环切加工刀具轨迹初规划
    4.4 虑及内环弧长误差均化的区域环切加工刀具轨迹再规划
        4.4.1 内环弧长误差计算模型建立及分类
        4.4.2 沿行距方向的局部实际刀触点修正
        4.4.3 沿走刀方向的局部实际刀触点修正
    4.5 实验验证
        4.5.1 实验方案设计
        4.5.2 实验结果分析
    4.6 本章小结
5 面向区域分割-轨迹规划的加工辅助软件
    5.1 引言
    5.2 软件开发工具简介
    5.3 基于Matlab GUI的加工辅助软件开发
        5.3.1 软件界面搭建及功能说明
        5.3.2 区域分割模块设计与实现
        5.3.3 轨迹规划模块设计与实现
    5.4 综合实验验证
        5.4.1 实验方案设计
        5.4.2 实验结果分析
    5.5 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3908113