發(fā)布時間：2021-11-22 15:01

　　航空航天領域的高速發(fā)展促使?jié)M足高端裝備性能要求的復雜曲面零件廣泛應用,然而曲面復雜的結構增加其加工難度。五軸數(shù)控加工具有靈活的刀具姿態(tài),是實現(xiàn)復雜曲面零件高效加工的有效手段。由于型面特征復雜使其加工過程中相鄰刀觸點間的刀軸矢量突變而導致機床旋轉進給軸角速度和角加速度激增,嚴重影響加工過程的穩(wěn)定性,造成加工質量下降;且受各軸運動能力的限制,實際進給速度會因刀軸矢量突變而驟降,難以達到指令值,影響加工效率。目前商用CAM軟件常采用固定前傾角和傾斜角方法生成刀軸矢量,在加工復雜曲面零件過程中采用保守的進給速度,以滿足旋轉軸的運動能力限制,因而無法實現(xiàn)零件的高質高效加工。綜上可知,合理規(guī)劃刀軸矢量不僅可使曲面加工過程中旋轉進給軸運行平穩(wěn),而且對保證零件加工質量具有重要意義。鑒于此,本文考慮機床旋轉進給軸運動學特性約束,研究刀軸矢量的優(yōu)化方法,主要內(nèi)容如下:首先,研究了刀具軌跡求解方法和機床動態(tài)特性計算方法。通過建立參數(shù)曲面方程,結合殘余高度與弦高誤差約束,求解刀軌行距與走刀步長,得到復雜曲面加工的刀位文件。根據(jù)刀軸矢量在不同坐標系之間的轉換關系,推導機床運動學與逆運動學計算模型。在此基礎上推導... 

【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 復雜曲面刀具軌跡生成研究現(xiàn)狀
        1.2.2 刀軸矢量干涉檢查與避免研究現(xiàn)狀
        1.2.3 刀軸矢量光順規(guī)劃研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究內(nèi)容及章節(jié)安排
2 五軸機床運動學計算與分析
    2.1 復雜曲面相關知識與五軸數(shù)控加工概述
        2.1.1 復雜曲線數(shù)學模型表述
        2.1.2 復雜曲面模型與特征計算
    2.2 五軸加工刀具軌跡生成算法
        2.2.1 刀具軌跡相關概念
        2.2.2 刀具軌跡規(guī)劃方法
        2.2.3 刀觸點與刀位點轉換計算
        2.2.4 刀軌行距與走刀步長計算
    2.3 五軸機床結構與逆運動學變換
        2.3.1 五軸數(shù)控機床結構
        2.3.2 五軸機床坐標系變換方法
        2.3.3 五軸數(shù)控機床逆運動學求解
    2.4 運動學參數(shù)計算分析
    2.5 本章小結
3 基于四元數(shù)方法的刀軸矢量局部優(yōu)化
    3.1 曲面加工中刀具姿態(tài)的表達
        3.1.1 刀具姿態(tài)表達簡介
        3.1.2 四元數(shù)方法簡介
    3.2 刀軸矢量局部優(yōu)化方法
        3.2.1 刀軸矢量優(yōu)化區(qū)間選擇
        3.2.2 基于四元數(shù)方法優(yōu)化區(qū)間內(nèi)刀軸矢量
        3.2.3 最小二乘擬合原則的刀軸矢量局部調整
    3.3 刀軸矢量局部優(yōu)化仿真分析
    3.4 刀軸矢量局部優(yōu)化實驗驗證
    3.5 本章小結
4 基于角加速度最小的刀軸矢量全局優(yōu)化
    4.1 刀軸矢量全局優(yōu)化方法
        4.1.1 刀觸點處刀軸矢量可行空間求解
        4.1.2 確定關鍵刀軸矢量方法
        4.1.3 刀軌分區(qū)域全局刀軸矢量優(yōu)化與調整
    4.2 刀軸矢量全局優(yōu)化仿真分析
    4.3 刀軸矢量全局優(yōu)化實驗驗證
    4.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]環(huán)形銑刀在五軸加工中的基于切削力模型的位姿優(yōu)化[J]. 楊振玲,杜娟,閆獻國,智紅英.  機械工程師. 2016(08)
[2]基于機床運動學約束球頭刀多軸加工刀軸矢量優(yōu)化方法[J]. 徐汝鋒,陳志同,孟凡軍,張云,吳獻珍.  機械工程學報. 2015(23)
[3]復雜曲面五軸端銑加工刀具軌跡規(guī)劃研究進展[J]. 樊文剛,葉佩青.  機械工程學報. 2015(15)
[4]復雜曲面五軸加工干涉檢查的研究[J]. 王國勛,舒啟林,王軍,王宛山.  中國機械工程. 2014(03)
[5]復雜曲面五軸數(shù)控加工刀軸矢量優(yōu)化方法研究[J]. 周波,趙吉賓,劉偉軍.  機械工程學報. 2013(07)
[6]利用調和映射的復雜網(wǎng)格曲面螺旋刀軌生成算法[J]. 陳曉兵,廖文和,戴寧,楊峰.  計算機輔助設計與圖形學學報. 2012(11)
[7]平底刀最優(yōu)刀軸矢量規(guī)劃算法[J]. 章永年,趙東標,陸永華,劉凱.  機械工程學報. 2012(05)
[8]五軸加工全局干涉檢查及其避免[J]. 李萬軍,趙東標,牛敏,劉凱.  計算機集成制造系統(tǒng). 2011(05)
[9]五軸聯(lián)動葉片加工中心發(fā)展現(xiàn)狀及其結構特點[J]. 顏克輝,孔詳志,羅志久,徐吉存,李鵬.  金屬加工(冷加工). 2011(02)
[10]五軸聯(lián)動數(shù)控加工中的刀具軌跡控制算法[J]. 耿聰,于東,張曉輝.  中國機械工程. 2010(24)

博士論文
[1]五軸數(shù)控加工無干涉無奇異高效軌跡生成與優(yōu)化研究[D]. 林志偉.浙江大學 2014

碩士論文
[1]薄壁曲面零件加工變形勻化的瞬時切削量規(guī)劃研究[D]. 劉振.大連理工大學 2018
[2]S形試件五軸數(shù)控加工刀軸姿態(tài)求解與優(yōu)化研究[D]. 周晶.浙江大學 2018
[3]運動學特性約束下曲面高速進給數(shù)控加工軌跡規(guī)劃[D]. 張風磊.北京交通大學 2017



本文編號：3511933