拋光是獲得最終表面質(zhì)量的關(guān)鍵工序,不同的拋光軌跡會在工件表面上形成不同的材料去除量分布情況,影響著工件的使用性能和壽命。規(guī)劃良好的軌跡可以在拋光表面上形成均勻的材料去除和各向同性的紋理特征,從而保證工件的面型精度和使用質(zhì)量。對于各種復(fù)雜的拋光軌跡,如果能在實際拋光前通過仿真計算獲得拋光表面上的材料去除量,并對得到的仿真表面形貌進行分析與評價,可為拋光軌跡規(guī)劃及參數(shù)優(yōu)化提供參考,從而減小廢品率和縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期。由于柔性拋光盤以傾斜姿態(tài)進行拋光被廣泛應(yīng)用于大型曲面工件,本文將對其沿多種復(fù)雜軌跡拋光后得到的材料去除量進行仿真,并用功率譜密度和分形維數(shù)建立了對拋光表面形貌特征進行分析與評價的方法,用于指導(dǎo)軌跡參數(shù)的優(yōu)化。具體內(nèi)容包括:（1）通過大量有限元仿真,分析總結(jié)出傾斜拋光盤接觸區(qū)域和接觸壓強的規(guī)律,并使用支持向量機對拋光力進行預(yù)測,其后基于Preston方程建立了傾斜拋光盤的材料去除率模型,分三種情形給出了接觸區(qū)域形狀、接觸壓強及相對速度的數(shù)學(xué)表達式。（2）以提出的模型為基礎(chǔ),給出一種基于網(wǎng)格模型的全局材料去除量仿真計算方法,生成能夠反映材料去除分布情況的偽彩色材料去除圖,并使用k-N... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

相鄰軌跡材料去除廓形的疊加[12]

并將材料去除量以彩色云圖的形式進行顯示，如圖1-4 b)所示，但他的預(yù)測結(jié)果總是偏大于實驗獲得的結(jié)果。Almeida 等人[24,25]使用 Archard公式在有限元平臺上對材料去除進行仿真，該方法求解過程效率低下，不具實用性。Guiot等人[19]使用圓形拋光盤進行擺線軌跡拋光，綜合考慮了拋光盤隨時間的磨損，但他用橢圓接觸以及均壓分布進行簡化，沒有考慮接觸壓強的復(fù)雜性，造成仿真準(zhǔn)確性不夠高。同時，他也用有限元仿真對接觸進行分析，但是卻沒有給出具體細(xì)節(jié)。a) 高度形式[22]b) 彩色云圖形式[23]圖 1-4 拋光表面的材料去除圖從以上分析可以看出，目前對拋光表面全局材料去除量的研究不是特別多，而且大部分研究只涉及平面工件，缺少一個準(zhǔn)確的模型對任意自由曲面和拋光軌跡進行仿真預(yù)測，特別是在用傾斜拋光盤對大型工件進行拋光的應(yīng)用中。而柔性拋光盤具有很好的順應(yīng)性和延展性，已經(jīng)得到越來越廣泛的應(yīng)用。因此，針對傾斜的柔性拋光盤提出精確的材料去除率模型，并將其用于獲得材料去除圖，對實現(xiàn)機器人自動化曲面拋光具有重大的意義。1.3.2 功率譜密度分析頻譜分析是一種強大的工具，可將時域或空間域中涉及的信息轉(zhuǎn)變?yōu)轭l域，揭示了不同頻率或波長分量的能量分布情況，可以說任何具有波形的信號都可以對其進行頻譜

除這些偶然誤差的影響，并且具有很高的準(zhǔn)確性，其結(jié)果更具說服力，因工件接觸的有限元仿真結(jié)果進行研究分析。而對于一個市面上獲得的柔性商通常沒有相應(yīng)的力學(xué)特性提供，因此首先需要通過實驗獲得力學(xué)特性，的性能數(shù)據(jù)用于有限元仿真設(shè)置。拋光盤的力學(xué)特性實驗據(jù)本課題組的前期工作[63]，采用商業(yè)有限元仿真軟件 Abaqus 對拋光盤與觸進行仿真分析，零部件材料屬性的設(shè)置為等軸試驗數(shù)據(jù)(Uniaxial Test D拋光盤的拉伸實驗或壓縮實驗來獲得其力學(xué)特性。采用運動精度較高的數(shù)盤進行壓縮實驗，實驗設(shè)備及其設(shè)置如圖 2-1 所示。圖 2-1 a)為壓縮實驗力儀組件，測力儀與信號放大器連接，信號放大器又與數(shù)據(jù)采集卡相連接集卡獲得的動態(tài)力數(shù)據(jù)將傳入 PC 用于后續(xù)的處理。如圖 2-1 b)所示，K力儀通過虎鉗水平固定于數(shù)控機床的工作臺上，半徑為 25mm 的柔性拋光儀上方。為了實現(xiàn)對拋光盤的均勻下壓，一塊薄玻璃板被放置于拋光盤主軸上銑刀的下移來控制玻璃板的下移，進而控制拋光盤的下壓量。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[2]面向曲面拋光的多方向性軌跡規(guī)劃[D]. 鄭宇星.華南理工大學(xué) 2018
[3]機器人曲面拋光的工具接觸狀態(tài)分析與多方向性軌跡工藝控制[D]. 謝柳杰.華南理工大學(xué) 2018
[4]復(fù)雜曲面拋光工藝研究[D]. 鄭海生.吉林大學(xué) 2016
[5]自動拋光技術(shù)及其工藝參數(shù)優(yōu)化研究[D]. 程斌.大連理工大學(xué) 2015
[6]基于計算機控制小磨頭拋光的去除函數(shù)理論研究[D]. 張文彪.天津大學(xué) 2014



本文編號：3512188