本文關鍵詞：基于圓環(huán)面刀具自由曲面數(shù)控加工刀具路徑規(guī)劃

  更多相關文章： 自由曲面 圓環(huán)面刀具 刀具路徑規(guī)劃 等殘留高度法

【摘要】：隨著科技的迅速發(fā)展,船舶、航空航天、汽車以及電子產(chǎn)品等行業(yè)對于產(chǎn)品外形的要求越來越復雜化,越來越個性化,自由曲面在這些行業(yè)被廣泛應用。自由曲面的復雜性,對加工提出了很大要求。由于自由曲面精度要求高又難以精確的用數(shù)學表達式描述,自由曲面的研究以及其刀具路徑生成技術是自由曲面數(shù)控加工的重點。在此背景下,本文研究了圓環(huán)面刀具數(shù)控加工自由曲面的路徑生成算法。非均勻有理B樣條曲線曲面作為國際標準化組織指定的產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換的唯一標準,有著其他樣條曲線曲面方法無可比擬的優(yōu)勢,因此,本文選擇非均勻有理B樣條作為自由曲面表示的數(shù)學模型,并敘述了非均勻有理B樣條曲線曲面在幾何造型和微分幾何方面的相關理論。數(shù)控編程的重點在于刀具路徑的規(guī)劃與生成,一套好的刀具路徑能夠直接帶來經(jīng)濟效益。因此,本文根據(jù)刀具與曲面的局部微分幾何結(jié)構(gòu)研究了一種刀具路徑生成算法——等殘留高度和變步長法。刀具路徑實際上就是刀位點數(shù)據(jù)按照一定規(guī)律組成的集合體,刀具路徑規(guī)劃就是計算刀位點的過程。在空間圖形變換的基礎上,本文建立了圓環(huán)面刀具與自由曲面切削模型并研究了刀觸點轉(zhuǎn)化為刀位點的求解方法。不同的刀具路徑規(guī)劃算法主要區(qū)別是走刀步長和行距的計算方法不同。本文的刀具路徑規(guī)劃首先確定走刀步長和行距的計算方法,再選取最長邊界線為初始路徑,然后根據(jù)步長將曲面邊界離散成一系列刀觸點,利用行距公式計算出相鄰刀軌對應的刀觸點,最后根據(jù)刀位點公式將刀觸點轉(zhuǎn)換為刀位點,這些刀位點擬合成刀具加工路徑。為此,論文通過對自由曲面數(shù)學建模,利用Matlab工具編程對本文路徑規(guī)劃算法進行了具體實現(xiàn),通過計算基于圓環(huán)面刀具的刀位點數(shù)據(jù)并擬合生成刀具軌跡,同時利用UG軟件采用球頭刀對相同數(shù)據(jù)的自由曲面進行加工路徑仿真,通過兩者比較,可以得出圓環(huán)面刀具加工效率更高的結(jié)論。
【關鍵詞】：自由曲面 圓環(huán)面刀具 刀具路徑規(guī)劃 等殘留高度法
【學位授予單位】：上海師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG659
【目錄】：

• 附件2-4
• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 引言9-10
• 1.2 本課題研究發(fā)展概況10-13
• 1.3 本課題研究背景及研究內(nèi)容13-15
• 1.3.1 本課題研究背景13-14
• 1.3.2 本課題研究內(nèi)容14-15
• 1.4 章節(jié)結(jié)構(gòu)15-16
• 第2章 自由曲線曲面16-24
• 2.1 自由曲線曲面概述16-17
• 2.2 NURBS曲線曲面17-19
• 2.2.1 NURBS曲線定義17-18
• 2.2.2 NURBS曲面定義18-19
• 2.3 NURBS曲面微分幾何計算19-21
• 2.4 NURBS曲線曲面插值21-22
• 2.4.1 NURBS曲線插值21
• 2.4.2 NURBS曲面插值21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-24
• 第3章 圓環(huán)面刀具數(shù)學分析24-34
• 3.1 圓環(huán)面刀具的數(shù)學模型24-25
• 3.2 工件曲面的數(shù)學模型25-26
• 3.3 圓環(huán)曲面幾何分析26-29
• 3.4 刀具曲面與工件曲面接觸的數(shù)學模型29-33
• 3.4.1 圓環(huán)面的位姿29-30
• 3.4.2 刀具曲面與工件曲面接觸的數(shù)學描述30-33
• 3.5 本章小結(jié)33-34
• 第4章 自由曲面加工路徑規(guī)劃技術34-48
• 4.1 刀具路徑規(guī)劃原理34-41
• 4.1.1 相關基本概念34-36
• 4.1.2 刀具路徑規(guī)劃計算流程36
• 4.1.3 走刀步長的計算36-38
• 4.1.4 行距的計算38-41
• 4.2 刀具路徑生成算法41-44
• 4.2.1 刀位點的計算41-42
• 4.2.2 曲面邊界離散算法42
• 4.2.3 相鄰刀軌的計算42-43
• 4.2.4 刀具路徑生成43-44
• 4.3 Matlab程序?qū)崿F(xiàn)44-47
• 4.4 本章小結(jié)47-48
• 第5章 加工路徑仿真與算法結(jié)果比較48-55
• 5.1 數(shù)控加工仿真概況48-49
• 5.1.1 幾何仿真48
• 5.1.2 動力學仿真48-49
• 5.2 仿真加工流程49-53
• 5.3 仿真與算法結(jié)果比較53-54
• 5.4 本章小結(jié)54-55
• 第6章 總結(jié)與展望55-57
• 6.1 論文總結(jié)55
• 6.2 研究展望55-57
• 參考文獻57-59
• 攻讀學位期間取得的研究成果59-60
• 致謝60

【參考文獻】

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本文編號：1023587