组合有理二次Bèzier曲线及其在数控弯管加工仿真中的应用

根据推导所得出的有理二次Bèzier曲线表示圆弧曲线的表达式,给出了描述一类由直线和圆弧曲线构成的组合曲线分段参数方程,采用该方法能够自动保证圆弧曲线与直线达到G1连续,并将其应用于数控弯管加工仿真中导管的动态成形,使用结果表明,该方法能够显著提高数控弯管加工仿真系统的运行效率。     

自由曲线轮廓数控刀具路径生成及加工

介绍了一种平面自由曲线轮廓用圆弧和直线拟合生成数控加工刀具路径的方法,该方法依据曲率变化情况,对需加工的截面轮廓曲线进行分段,分别用圆弧和直线线段去拟合,采用控制总体最小误差的方法,计算得到拟合圆弧和直线线段的空间位置参数,借助绘图软件,画出拟合的圆弧和直线线段,通过测量计算得到圆弧和直线的端点坐标,然后用简单插补指令生成数控加工刀具路径程序.以某成型刀具刀盘的加工为例,详细介绍了此方法的应用,实现了具有复杂回转面轮廓曲线零件的手工编程加工,经检验应用此方法加工的刀盘零件完全符合相关要求.     

粒子群算法在等误差直线逼近节点方法中的应用

自由曲线是数控加工中经常遇到的工件外形轮廓曲线,但一般的数控系统只有直线和圆弧插补功能。对于自由曲线的直接数控加工,只能用直线或圆弧去逼近其节点,并进行逼近的走刀加工。等误差直线逼近节点的方法能够使所有逼近线段误差相等,是自由曲线直线逼近节点的有效方法之一。在对等误差直线逼近节点算法的研究中,基于几何运算,提出一种新的等误差直线逼近节点的计算方法。该方法通过建立自由曲线的数学模型,运用粒子群算法迭代求取自由曲线上的刀位点坐标信息,并通过VC++编程,实现自由曲线等误差直线逼近数控系统的开发,并验证了该算法的有效性。     

基于AutoCAD和VB的非圆曲线零件铣削自动编程

目前数控加工所需的数控程序普遍采用数控自动编程。针对AutoCAD软件设计的非圆曲线零件,提出了一种数控加工代码自动生成方法。利用VB作为二次开发工具,对AutoCAD软件进行开发,使其能够识别零件轮廓中的直线、圆弧和非圆曲线,然后用VB读取非圆曲线的轮廓特征参数;利用VB实现数控编程中非圆曲线的等误差直线逼近,最后自动生成数控加工程序,从而实现非圆曲线零件的铣削自动编程。     

对等间距法逼近三次样条曲线的再研究

数控加工列表曲线时,通常先求出列表曲线样本点的三次样条插值方程,然后再利用直线或圆弧进行逼近。针对传统的三次样条曲线的直线逼近方法进行了再研究,提出了一种改进的等间距法,实现了三次样条曲线的直线逼近。该方法具有计算简捷,产生的数控代码较少,逼近误差可控等优点。在VC++环境下开发了基于此方法的列表曲线加工的数控系统,通过实例验证了该方法的有效性。     

五轴联动数控激光加工系统的空间曲线B样条插补算法研究

五轴联动计算机数控激光加工系统是多功能综合性的机电一体化设备，可进行平面和三维曲面的切割、焊接等激光加工。传统的CNC系统往往只提供直线和圆弧插补功能，不能满足CAD系统的曲线和曲面造型能力对CAM系统的要求。本论文针对复杂轮廓零件数控加工的需要，提出了一种新的空间曲线B样条插补五轴联动算法，并在MATLAB上进行仿真。     

经济型数控机床刀具轨迹控制动态仿真的实现

在数控加工中,通过插补实现对具有直线、圆弧或者更为复杂曲线的零件轮廓的加工.为了增强对数控插补原理的理解和认识,利用Visual Basic(VB)语言编程仿真实现经济型数控机床刀具对不同象限直线、圆弧插补过程的动态仿真,开发了对直线、圆弧插补过程的动态模拟软件.     

基于AutoCAD平台的非圆曲线数控加工自动编程

数控自动编程是生成数控代码的一种有效方法.文章论述了一种基于AutoCAD软件平台的轮廓中含非圆曲线的零件的数控加工代码自动生成的方法.利用VB作为二次开发工具,对AutoCAD软件进行二次开发.该模块首先识别零件轮廓中的直线、圆弧和非圆部分,然后对非圆部分应用近似双圆弧插补算法进行圆弧逼近,最终实现了轮廓中含非圆曲线零件的几何识别、插补拟合及数控加工代码的自动生成,并给出了最大插补误差.对文中所述实例,当取点半径为3mm时,其最大插补误差小于0.001mm.     

MATLAB仿真在数控伺服系统轮廓误差分析中的应用

分析了数控系统的伺服结构,根据数控伺服系统模型的传递函数,从数学上分析了直线轮廓和圆弧轮廓数控加工的轮廓误差.利用MATLAB的SIMULINK对数控伺服系统进行了建模,分别给出了直线轮廓加工、圆弧轮廓加工和螺旋线轮廓加工的轮廓误差仿真图形.该仿真结果与数学分析计算结果一致.     

参数曲线直接数控插补通用算法研究

目前商用的CAD/CAM软件对样条曲线的数控编程都采用直线或圆弧逼近的方法.因为目前的绝大多数数控系统还没有象加工直线和圆弧一样的样条曲线插补指令.这将导致复杂曲面精密加工时数控程序特别长,在程序调试、修改、传输、存储等方面带来一系列问题.本文在数控直接插补复杂参数曲线方面做了一些探讨,提出了一个通用的参数曲线直接数控插补的算法,以二次Bezier为例详细介绍了该算法的实施过程,最后利用任意二次Bezier参数曲线进行了验证,结果完全正确,且插补误差小于一个脉冲当量.     

Approximating circular arcs by Bézier curves and its application to modelling tooling for FE forming simulations

When constructing a rigid tool surface with fillets using triangular Bézier surface patches for an FE forming simulation, it is difficult to determine the number of segments required to accurately model a blend arc. This paper presents a combined numerical and analytical method to investigate the error of approximating circular arcs using cubic Bézier curve segments. It is established that there is a linear variation of the error with respect to the Tangent Magnitude Parameter (TMP) in certain regions, and an approximate linear variation of the error against the number of curve segments in log–log scales. In addition, the location of the maximum error and its variation with respect to the TMP are illustrated and analysed. The results obtained are applied to the creation of rigid tool surfaces for FE forming simulations. Two FE analyses are carried out: one to simulate the process of superplastically forming a 3D rectangular box with fillet surfaces, and the other to wrap a decorative pattern onto an axisymmetric ceramic pot.     

外圆磨床数控系统研究

以外圆磨床的基本结构和基本动作为基础,根据工件轮廓形状,用一系列直线和圆弧描述成型砂轮的外形轮廓,实现了数控砂轮定型和砂轮修整的自动控制;利用端面量仪,实现了工件坐标原点的自动精确定位;采用径向量仪主动测量技术,实现了外圆磨加工的主动在线测量;通过对磨削加工工件计数,实现了砂轮自动修整,并对砂轮原点和工件坐标原点进行自动补偿.从而实现了从砂轮定型、工件坐标原点定位、磨削加工、砂轮修整、砂轮原点和工件坐标原点自动补偿的全自动加工控制过程.经过实际应用检测,利用本系统加工零件的外圆尺寸、外圆锥度、锥高、锥角、圆度符合用户需求,精度达到1μm.     

NURBS在平面异形玻璃切割系统中的应用

根据AutoCAD中样条曲线的生成原理,结合AutoCAD的DXF图形交换文件的结构形式以及DXF文件有效信息的提取方法,给出了构造样条曲线参数方程的方法.然后针对给定参数方程的曲线,提出一种圆弧拟和的实用算法.该算法在保证产品加工精度的同时,可尽量减少曲线的分割段数,从而降低了NC程序的规模,提高了加工效率.该项技术已被应用到所开发的玻璃切割系统中,使得该系统能够高效率地切割任意外形的玻璃制品.     

SOLVING OF TRIAXIAL METAL FLOW BY VARIATIONAL PRINCIPLE ON TUBE ROLLING WITH CYLINDRICAL AXLE

本文按Ritz法求解最小能量方程,确定在直线及圆弧侧壁圆孔型中轧管时,变形区内金属的三维位移和应变函数。应用能量平衡原理,按三维变形导出轧制力能参数的计算公式.经冷轧铝管及热轧钢管的实验验证,理论计算值与实测值较为接近,此公式可以在工程计算中应用。     

薄壁管件液压成形工艺改进与疲劳寿命分析

通过对现有U形薄壁管件液压成形工艺的分析,提出应对壁厚不均和疲劳寿命短两方面进行改进;在基于被动液压成形理论分析计算的基础上,提出具体工艺改进方案,并对被动液压成形加载曲线合理区间进行了分析;基于LS-DYNA动力显式有限元分析软DYNAFORM5.6,对薄壁管被动液压成形进行模拟仿真,对改进前后工艺进行对比分析,并结合仿真结果,对改进前后成形工艺加工工件的疲劳寿命进行对比,分析对比结果表明,改进后工艺可显著提高工件的疲劳寿命。     

基于极线约束与激光标识的空间焊缝的立体视觉检测

针对安装在焊接机器人末端的双目立体视觉系统,建立了左右图像坐标的极线约束方程.采用极线约束和激光标识相结合的立体视觉匹配方法,完成了相交圆管马鞍形空间焊缝的立体视觉检测.结果表明,含激光条纹的焊缝图像,经细化、去毛刺处理后,可以得到分段光滑的曲线,通过曲线奇变点检测与曲线—极线相交点检测两种方法的融合,实现了空间焊缝检测点在左右图像中的可靠匹配,从而提高了焊缝及周边结构立体视觉检测的准确性.对检测的马鞍形焊缝及周边圆管的三维数据进行了重建,与实际结构尺寸比较误差小,满足一般机器人自动焊接过程中的焊缝检测要求.     

大型无缝铝管材固定针挤压工艺研究

介绍了几种无缝铝管材挤压工艺,采用理论分析、数值模拟与实验研究相结合的方法,对大型无缝铝管材固定针挤压工艺进行了研究。分析了固定针挤压时穿孔针的受力情况,建立了穿孔针受力的力学计算公式,得出了穿孔油缸系统压力变化公式。采用有限元数值模拟的方法,对无缝铝管材固定针挤压工艺进行了数值模拟,揭示了无缝铝管材挤压过程中穿孔针上拉力与行程曲线的变化规律,据此,提出了实现无缝铝管材固定针挤压工艺的技术路线。研究结果在55 MN油压双动短行程铝挤压机上进行了实验验证。     

一种基于误差控制的曲线逼近数控加工策略研究

针对产品的非圆曲线几何轮廓加工,提出一种基于逼近误差的最佳逼近点搜索算法,实现了非圆曲线特征信息完整保留。研究了集成曲线逼近加工策略的数控自动编程系统,能自动识别非圆曲线、圆弧以及直线,自动生成的数控加工代码可在多系统的数控机床上应用,提高了复杂产品的加工效率和精度。     

非平面弯管成形过程的回弹补偿研究

回弹是管材弯曲卸载后必然发生的现象,严重影响弯管生产的精度和效率.通过等曲率弯曲试验研究,建立了弯管回弹前后半径之间的数学关系式,对离散成若干段圆弧的弯管回弹分别给与补偿,通过针对离散圆弧的拼接方法即可将整个弯管补偿后的形状确定,并由弯管补偿后的形状确定加工弯管的模具型面,为准确加工空间弯管提供一种新方法.根据此方法制造的模具所加工出的弯管与检验模具型面进行对比,验证出此方法可有效的并较准确地加工出非平面弯管.     

钢管剪切正圆度的研究与实践

在分析钢管冲压剪切过程中剪切力变化以及钢管变形原因的基础上，采用变态对数曲线方程设计了新型的刀片形状曲线，大大地提高了钢管剪切正圆度。同时进一步提出了钢管的无变形剪切方法-双向切割法。