复杂通道类零件五轴铣削刀路生成方法研究

发布时间：2020-05-03 12:36

【摘要】：“智能制造2025”推动智能装备、自动化加工、数字化制造等得到迅速发展,复杂通道类零部件的高效加工一直是智能制造重点研究对象。采用数字化建模、仿真、优化等方法指导加工对提高复杂通道类曲面质量有着重要意义。设计模型直接影响到加工零部件的最终形貌,加工过程中的各项参数大多都是来自于设计模型表面的微分几何。本文首先针对复杂通道类零件的曲面设计要求,在已有类似模型的基础上实现曲面重建。重建过程中根据模型的特点设计关键特征型线提取方法,保证了重采样过程中特征完整性;针对原模型表面不连续的形态采用曲线离散再拟合的方式获得二阶连续的型线;再采用蒙皮的方式生成最终重构曲面;通过曲面表面质量分析验证了重建模型满足设计需求。加工路径规划是曲面精度及加工效率的关键。本文综合考虑加工的各项异性以及刀路规划中刀位点、残留高度、加工轨迹、步长等因素。基于曲线最小法曲率半径计算加工步距,提出将步距映射到曲面的参数域以获取变参数加工刀路的方法,解决加工步距过大导致误差增大的问题。变参数线加工刀路能保证加工轨迹边界一致性,并且随着曲面曲率变化加工轨迹得到调整。在离散刀位点的过程中,提出四步法,以实际弦高误差为依据,将刀路进行凹凸分割,再通过曲率半径均值法修正步长,结果表明本文算法得到的逼近直线段误差更小,加工效率更快。复杂通道类曲面零件加工过程中刀轴的摆刀区间受到限制,极易发生刀具与零件的碰撞,相邻刀轴角度变化产生切削区域形态变化,影响表面质量。针对复杂通道类零件的五轴加工刀轴控制问题,采用旋转刀轴碰撞检测以确定刀轴可行域,通过C-Space映射、叠加,将刀轴序列求解问题转换为三维空间中的路径搜索问题,最后利用蚁群算法搜索三维空间最优路径,避免加工过程中刀轴多次修正,一次性获得整条刀路的优化刀轴,保证刀轴序列光顺。
【图文】：

图 2.9 蒙皮重构曲面面重构算法流程如下：给定型值点qm，曲面拟合次数i,j及拟合误差ε初始化控制顶点数m,n采用累计弦长参数化分别计算参数节点u,v用平均+节点配置技术计算节点矢量U并归一化根据配置节点矢量U和节点u,v递推确定基函数C(u),C(v)由最小二乘拟合和光顺度函数确定

NURBS 曲面是通过离散点集拟合而成，曲面方程的基本形式是递推公式，因此样条曲面的曲率求取同样可以采用离散的方法。如图 3.2，将曲面 S 表示为 u、v 参数形式，范围分别为[0,1]，，其中 表示曲面的主曲率，用 u、v、ρ 这三个参数构建出一个关于主曲率的直角坐标系(u , v, ) 如图 3.2。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG547

【参考文献】

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本文编号：2647537