汽车模具复杂棱脊和沟槽的数字化及激光加工轨迹规划

针对大型汽车冲压模具复杂棱脊和沟槽的数字化问题提出了三维自适应测量算法。为适应于激光表面强化加工的特殊要求,在后续测量数据处理过程中建立了复杂棱脊和沟槽的简化数学模型,提出了六维激光加工轨迹规划算法,并进行了测量和加工试验验证。上述算法都已应用到集成化柔性激光加工系统中。     

基于特征的直纹面5轴侧铣精加工刀位计算方法

提出了基于加工特征的直纹面5轴侧铣精加工刀位轨迹的计算方法,给出了误差估算方法。通过对直纹面微分几何特性的研究,用扭曲度来刻画直纹面特征,将直纹面划分为可展化曲面和非可展化曲面。对于可展化曲面,通过调整直纹面上母线方向的变化规律,使之成为可展曲面,以便在加工中获得无脊棱的光滑曲面;对于非可展化曲面,提出用最小偏置角原理来求取刀轴矢量,以使加工误差在刀具与被加工曲面切触状态下趋于最小,最终获得无干涉刀位轨迹。     

基于切片技术的曲面特征识别研究

在借鉴医学CT扫描成像原理和参考曲面特征加工轨迹规划中的截平面法的基础上,提出了一种基于切片技术的曲面特征识别新方法.针对曲面特征零件模型的STEP文件,利用切片技术直接截取曲面的特征面,将得到的切片(切片序列)信息直接作为曲面特征加工轨迹规划中的截平面信息,从而直接从特征零件模型的STEP文件几何信息中获取曲面特征的数控加工轨迹信息,实现曲面特征识别与后续数控加工轨迹的联系.     

复杂曲面CAD重构设计中的一种关键技术

分析了复杂曲面CAD重构设计中的基本流程,重点介绍了重构设计中涉及的几个关键技术。首先,介绍一种基于Bezier曲线曲面造型原理的复杂曲面重构方法。该方法用三角网格对将离散点云进行拓扑划分,将一个复杂的零件曲面划分为多个小曲面;然后采用轨迹线生成技术重构复杂曲面中的特征线,采用网格优化技术提高重构效率;最后,采用曲面光顺技术,使重构后的曲面达到应用需求。     

面向高速加工的复杂曲面螺旋刀路优化

针对现有螺旋切削轨迹对曲面形状适应性较差,无法直接应用于复杂曲面的局限,提出一种基于曲面重构的螺旋曲线切削法。对于复杂曲面根据各自的特点分别采用曲面提取、修补、延伸等方法重构目标曲面,以重构后的曲面作为圆柱螺旋线的投影对象获取驱动曲线,在CAM软件中以曲线驱动方式生成螺旋曲线轨迹并进行优化。VERICUT软件仿真和实际加工的结果表明:复杂曲面采用曲面重构螺旋切削法可以获得满足高速加工要求的光顺切削路径,扩展了先进螺旋切削方式的应用范围。     

等残留轨迹规划方法在高速加工中的应用研究

在数控加工中,加工轨迹规划方法直接影响到加工的效率及质量,尤其在高速加工中轨迹规划方法合理的选择关系到加工的成败.本文对等残留轨迹方法与等参数线轨迹规划方法的在高速加工中加工效率和加工后表面残留高度进行了分析比较,探讨了两种方法加工效率和表面质量与自由曲面曲率的关系.结果表明等残留高度法能根据自由曲面状况,不同程度的提高加工效率及表面质量,并与曲面曲率具有较大的相关性.     

斜齿轮齿向双边倒棱研究和数控仿真

介绍了一种对斜齿轮齿槽上两条齿顶线同时进行倒棱的方法。通过计算刀具相关参数,规划刀具轨迹并后处理生成G代码,基于VERICUT虚拟加工软件平台,建立了齿轮倒棱机床模型及斜齿轮齿向倒棱仿真加工模型。通过开发自动化编程软件来生成倒棱加工G代码,并将生成的加工G代码直接导入VERICUT虚拟加工软件进行仿真加工,验证轨迹规划算法、后处理程序和仿真加工模型。仿真结果表明,采用双边同时倒棱的方法可以保证齿轮齿向两边倒棱量相同,倒角角度相同,而且加工效率高。     

曲面工件自动超声检测轨迹规划

航空发动机叶片是典型复杂曲面结构,为实现叶片的自动化超声检测,提出基于曲面点云数据重建的自动化检测轨迹规划方法,在此基础上实现7轴联动复杂曲面自动扫描成像。叶片点云采用线激光轮廓仪配合工件旋转轴自动扫描获取,数据拼接整理后采用数据拟合方法获得曲面轮廓方程,基于曲面上的曲线方程规划加减速扫描轨迹,进一步对各扫描轨迹点进行多轴运动分解,获得包括六轴机械手和工件旋转轴在内的各轴轨迹。实际检测试验表明,轨迹规划算法可以实现叶片自动扫描,获得清晰C扫描图像。     

基于等残留高度的光顺刀具轨迹规划算法

提出了一种新的等残留高度光顺刀具轨迹规划算法.针对数控加工中高速铣削时力具轨迹规划方法进行比较和研究,以参数曲面为例,用matlab软件对此算法进行编程,通过控制轨迹线的曲率来保证刀具轨迹光顺性,有利于获得好的加工质量.尤其是对高速铣削加工,此算法具有较大的实际应用价值.     

基于参数曲面映射的五轴数控螺旋加工轨迹计算方法

采用五轴数控机床进行高速加工时,加工干涉及曲面转角处的突变会造成刀轴矢量剧烈变化,而采用传统的退刀再进刀的方法又难免导致加工效率及质量的降低.针对上述问题,提出一种新颖的适用于五轴高速加工的刀具路径生成算法.该方法由偏微分方程的热传导模型,计算得到映射参数域内满足加工参数的温度等值线,制定映射规则并在标准参数域内规划出加工轨迹,从而在对应参数域内映射生成螺旋轨迹,并将该轨迹映射到参数曲面上获得曲面的螺旋加工轨迹,该轨迹可以实现无退刀加工.采用上述算法进行了仿真,仿真结果表明该方法优于现有加工方法,可实现基于参数曲面及裁剪曲面的复杂型腔的高速加工.     

CAD/CAM ALGORITHM OF RULED SURFACE BASED ON LINE GEOMETRY

ＣＡＤ／ＣＡＭＡＬＧＯＲＩＴＨＭＯＦＲＵＬＥＤＳＵＲＦＡＣＥＢＡＳＥＤＯＮＬＩＮＥＧＥＯＭＥＴＲＹ①ＨｕＺｈａｎｑｉＣｕｉＹｕｎｑｉＱｉａｏＬｅｉＬｉＹｕｐｅｎｇＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ,ＹａｎｓｈａｎＵｎｉｖｅｒ...     

反求工程中复杂曲面重构算法研究与实现

针对复杂曲面的精密制造与检测，提出了一种有效实用的曲面重构算法。系统地论述了该方法重构复杂曲面的实现全过程。实例表明，该方法具有采样效率高、重构曲面精度高、曲面光顺等特点。     

曲面的可视方向信息计算

为了支持并行设计与制造,研究曲面可视方向信息的咨询方法。提出从曲面的几何数据中提取和分析可视方向信息,建立计算曲面可视方向的算法,并给出计算结果。借助于该方法,能够在设计阶段有效地获取一制造相关的方向信息,实现对设计的可制造性分析。     

用于数字化制造标准弧齿锥齿轮机床调整参数的反求研究

以齿面数学模型和齿面坐标测量为基础,建立弧齿锥齿轮机床调整参数反求数学公式,采用该公式可求出实际机床调整参数值;采用计算机仿真方法验证该方法的有效性,求解过程采用改进Powell’s混和算法来完成,并给出了实际算例。     

Simultaneous optimal selection of design and manufacturing tolerances with different stack-up conditions using scatter search

The allocation of design and manufacturing tolerances directly influences the manufacturing cost and functionality of a product. Traditionally, it is carried out in two phases; CAD and CAPP, in a sequential manner. This approach has the drawbacks of more lead-time and sub-optimality. The present work reports on a procedure to simultaneously allocate both design and manufacturing tolerances based on minimum total manufacturing cost. The optimization model for tolerance design is a non-linear multivariable problem. Since such a problem may have a noisy surface, there is a need to apply an efficient global optimization technique. In the present work, scatter search, one of the recently emerged optimization techniques in the area of metaheuristics, is applied successfully to determine the optimal tolerances at the minimum manufacturing cost. An example is taken from the literature to explain the proposed methodology. The results exhibit the effectiveness of the proposed algorithm over other methods.     

In-situ deflectometic measurement of transparent optics in precision robotic polishing

In the ultra-precision manufacturing of large optics, industrial robots have the potential to become an intelligent and economical choice of surface polishing. However, the transport of the workpieces between the polishing platform and the measurement instrument seriously limits the manufacturing efficiency. Therefore, an in-situ measurement system based on the monoscopic deflectometry is developed to determine the form quality of the optical lenses during rough polishing. Stray light reflected from the lower surface of transparent lenses may degrade the measuring quality, thus an effective absolute phase retrieval algorithm is developed to decouple the superposed fringes associated with the upper and lower surfaces. Then, the form of the upper surface under polishing can be reconstructed to guide the subsequent polishing. Experimental results demonstrate that the accuracy of the method is comparable to that of the coordinate measuring machine, consequently the manufacturing efficiency and reliability of large optical workpieces can be greatly improved.     

基于遗传算法的超精密切削表面粗糙度预测模型参数辨识及切削用量优化

建立易于分析各切削用量对粗糙度影响关系的表面粗糙度预测模型和最优的切削用量组合,是超精密切削加工技术的不断发展的需要。针对最小二乘法和传统优化方法的不足,提出了将遗传算法用于超精密切削表面粗糙度预测模型的参数辨识,并用于求解最优切削用量,给出了金刚石刀具超精密切削铝合金的表面粗糙度预测数学模型和切削用量优化结果,进行了遗传算法和常规优化算法的比较,结果表明遗传算法较最小二乘法和传统的优化方法更适合于粗糙度预测模型的参数辨识及保证切削用量的最优。     

Reverse engineering from uni-directional CMM scan data

The design and manufacture of sculptured surfaces using the reverse engineering (RE) approach is popular in industry. RE requires the definition of surfaces, a process that is usually performed using a coordinate measuring machine (CMM). However, the present methods for surface model reproduction require a high density of data points, resulting in increased manufacturing times.This paper proposes a method to reduce the manufacturing times. In this method constrained least-square fitting techniques are employed. The splines are then blended to a surface model by a spline segment matching and subdividing algorithm. A model refinement method is proposed, that uses only a fraction of the data points. Experimental results and future developments are also included.     

基于多信息体素空间划分的高效自由曲面分层算法

随着多自由度增材制造技术的发展,直接基于曲面的分层处理和路径规划方法被广泛研究。针对目前曲面分层算法通用性不强、效率低下等问题,提出基于多信息体素空间划分的高效鲁棒的自由曲面分层算法。通过将三角面片表面体素化,快速筛选出相交三角面片,算法时间复杂度由传统算法的平方复杂度降低为线性复杂度,解决了以往曲面分层算法难以处理大尺寸复杂模型的问题。根据三角网格邻接边的拓扑连续性避免同一轮廓环交点在不同求交条件下的重复计算,解决交点重复求交过程因为浮点数计算误差导致的点扩散问题,获取正确曲面轮廓交线环。最后对交线环内部的曲面进行三角剖分,获取曲面内部信息,得到曲面分层结果。测试了不同模型的圆柱面、球面、自由曲面等类型的曲面分层处理以及算法运行时间,验证了本算法的高效性和正确性。在6轴KUKA机器人和2轴变位机组合装备上对螺旋桨模型进行加工试验,证明了本算法的实用性。     

基于FAHP和改进蚁群算法的网络化制造资源链构建研究

网络化制造资源集成共享与优化配置主要包括协同制造总任务的分解、单任务驱动的制造资源的评价选择、时序约束关联单任务链驱动制造资源链的构建三个阶段。首先根据协同制造总任务分解的特点,提出了跨组织协同制造任务分解过程模型和相应的分解算法。然后提出了单任务约束驱动网络化制造资源评价指标体系与评价算法,在此基础上对单任务驱动检索的候选资源集,提出了基于改进蚁群算法的时序约束关联单任务链驱动网络化制造资源服务链构建模型与算法。最后通过仿真算例说明了研究成果的有效性。