带角圆柱铣刀对自由曲面3轴NC加工的刀具干涉检测

对自由曲面用带角圆柱铣刀3轴NC加工提出了系统的刀具干涉检测方法。加工自由曲面时,刀具干涉可以出现在包括刀具驱动面的刀具周围的任何地方。本文提出先检测自由曲面上可能产生刀具干涉的区域,然后再生成刀具路径,这样不但可极大地简化安排刀具路径的过程,改善加工的精度和可靠性,而且有利于产品的几何设计和影响加工效率的刀具选择。研究表明所提方法和算法是合理有效的。     

双螺杆转子型线的反向优化设计及应用

针对传统的双螺杆压缩机转子型线的正向设计方法,计算过程繁琐复杂,且不能预先判断型线综合性能的问题,研究了通过设计啮合线反求阴阳转子型线的反向设计方法。建立反向设计时阴阳转子的坐标转换关系,并从理论上给出了阴阳转子型线反向设计过程,分别以直线、圆弧、三次B样条曲线为啮合线段实现阴阳转子型线反向设计。在深入研究啮合线与螺杆转子型线间关系的基础上,应用反向设计优化现有螺杆转子型线。应用实例表明,所提出的反向设计方法用于优化改进啮合线快速、有效、可行。     

面向曲面品质分析的高光曲率线法

高光线法在曲面品质分析领域广泛应用。针对高光线法信息单调的缺陷,首先探讨了三角网格曲面上高光线的生成原理,优化了曲面特征点法矢量算法,给出了更为高效的高光点追踪算法,引入NURBS插值曲线反算法用于计算高光线。由此提出了一种曲面品质分析新方法一高光曲率线法。最后通过高光曲率线法的分析实例,验证文中所提出新算法在曲面品质分析上的优越性。     

基于包络理论的谐波传动共轭齿廓求解和啮合分析

针对数值求解谐波传动共轭齿廓推导复杂,不易求解等问题,运用一种根据柔轮运动轨迹包络的方法求解共轭齿廓,同时调整柔轮齿廓的沿轴向的不同齿高,使柔轮齿与共轭钢轮齿啮合时不发生干涉。为分析柔轮的齿根圆半径和转矩对柔轮应力的影响,通过Ansys Workbench建立了多体接触模型,探究了齿根圆半径和加载不同转矩对柔轮应力的影响规律。结果表明:柔轮应力对齿廓参数变化的敏感度高于所加载的转矩,因为谐波传动为多齿啮合传动,单个齿所受的应力较小,载荷对柔轮应力的影响相对小于齿廓参数的影响。     

基于FCE-AHP的双螺杆压缩机综合性能研究

针对双螺杆压缩机的性能评估中难以定量分析的问题,课题组提出了一种基于模糊综合评判法(FCE)和层次分析法(AHP)的综合性能计算方法。结合各个因素建立了压缩机综合性能的层次型指标系统;压缩机性能参数中首选影响较大的因素来建立模糊评估模型,选取系统评判指标;采用层次分析法(AHP)确定评估体系的权重。研究得出了考虑多因素、具有综合性、能够评价双螺杆压缩机综合性能指标的公式。该性能指标公式能够有效表示所设计转子型线优劣,提高设计效率。     

NURBS曲线在罗茨泵转子型线设计中的应用

将NURBS曲线运用到罗茨泵转子型线的设计中,设计了叶峰曲线的合理区域。求解了NURBS曲线的包络条件,实现了由控制点和权因子决定NURBS曲线罗茨泵转子型线的方法。该方法重新设计了渐开线型转子型线,平均误差在0.1μm内,处于合理误差范围内,验证了NURBS曲线设计罗茨泵转子型线的可行性。并利用NURBS曲线局部可调的特性,对转子型线进行了改进优化,使转子型线的面积利用系数提高了1%,为罗茨泵转子型线设计提供了一种理论和方法。     

基于三坐标测量机自适应测量的自由曲面逆向

自由曲面的精确测量和重构是决定具有自由曲面特征的零部件复现精度的重要因素,传统逆向中测量与重构是相互独立又不能有效评估的。为提高自由曲面测量速度和重构精度,基于三坐标测量机(Coordinate measuring machine,CMM),提出自适应测量的曲面重构方法。测量过程中,通过不断拟合样件上已测点,预算待测点及其测量矢量,指导CMM自动采集曲面上数据。由点云拟合自由曲面模型后,检验拟合模型上点与样件上相应点的误差;若误差偏大,则在测量点云中加入检测点后重新拟合曲面,进一步检测重拟合实体模型直至满足精度要求,得到精准数据点和精致的自由曲面模型。辅以计算机图形可视化实例验证本法,测量精度及其重构精度可达μm级,具有自由曲面特征的零部件整个逆向周期呈数量级下降,算法鲁棒性强。     

从测量的散乱数据点云直接生成数控刀具路径的研究

提出了一种直接从测量的散乱数据点云用球头刀对自由曲面进行三轴数控加工时生成刀具路径的方法。不同于现有散乱点云基于逆向工程的刀具路径生成方法,本法考虑并估计了曲面加工误差和粗糙度。将散乱数据点云向XY平面投影,以获得的投影边界为刀具路径的主方向,然后根据曲面所需的加工误差和残留高度要求划分该投影数据点云,得到一系列刀位网格单元。通过最小化每个刀位网格单元的加工误差以确定每个刀位网格的节点位置,加权平均相关联刀位网格节点来对齐相邻刀位网格单元的边缘。为了缩短加工时间,裁去刀位路径上多余的线段,最终生成高效合理的数控加工刀具路径。已用实测的数据点云验证了本法直接生成刀具路径的有效性。     

点云直接生成刀具路径及其后置处理

通过最小化每个刀位网格单元的加工误差以确定每个刀位网格的节点位置,加权平均相关联刀位网格节点来对齐相邻刀位网格单元的边缘,生成高效合理的数控加工刀具路径.对所获得的具路径信息进行后置处理,根据机床的结构不同,采用了相应的坐标转换,生成用于三轴加工和五轴加工的G代码.利用Vericut软件,对数据点云直接加工的刀具路径进行了动态仿真,最后应用实例验证了后置处理生成G代码的有效性.     

NURBS柔性弧面凸轮曲线设计与优化

为使弧面凸轮在高速转动过程中有振动小、磨损小、精度与效率高等优点.利用NURBS优越的性能对现有的空间弧面分度凸轮的轮廓曲线进行设计,依据不同起止边界条件选定阶数并得到各种运动控制条件的NURBS柔性凸轮曲线.在标准双停留5次NURBS凸轮曲线基础上作多目标优化.采取依托NX"规律曲线"功能建立弧面凸轮三维模型新的建模方式,该法所构造的轮廓面曲线精确、效率高,然后利用MATLAB对NURBS柔性凸轮曲线和MS曲线进行对比.利用ADAMS对凸轮机构进行运动仿真,仿真结果表明,5次NURBS凸轮曲线的运动性能要优于MS曲线.用该方法制造的弧面凸轮有振动平稳、磨损小、运动性能好等优点.