基于几何特征的加工余量优化及仿真研究

发布时间：2017-05-03 10:08

  本文关键词：基于几何特征的加工余量优化及仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着数控技术的广泛应用,零件的制造工艺得到了很大的提升。但是仍有一些零件的制造工艺还比较落后。这些零件毛坯由铸造或锻造生成,余量较小且不均匀。如果余量分配不均,则会导致其一部分余量过大,而另一部分余量不足,造成零件的报废。而当前的余量分配是采用人工划线、反复测量的方法进行的。 本文针对这一情况,采用余量优化的手段对零件各部分的余量进行优化分配,并采用仿真加工的方法进行优化结果的验证。具体工作如下： 1.基于“一面两孔”特征的初始位置调整。提出利用零件中的几何特征——一个平面和两个圆柱孔(“一面两孔”特征),构建局部坐标系的方法进行测量数据与设计模型的初始位置调整。根据特征圆柱孔轴线和特征平面的关系,讨论了适合于构建局部坐标系的特征组合。并在可以进行坐标系构建的组合中,利用最小二乘法在测量数据中进行特征平面和圆柱面的拟合。从而完成局部坐标系的构建,进行初始位置的调整。 2.精确优化计算。首先对测量数据利用均匀采样法进行数据缩减,以调高计算效率,然后将设计模型离散成点云数据,并利用改进的逐点插入法对其进行DT剖分,来进行最近点计算。在计算最近点时,首先搜索测量点的最近网格顶点,然后将测量点投影到包含该顶点的网格面上,判断投影点是否在包含该顶点的网格面上。若不在,则以最近网格顶点为最近点；若在,则以最近顶点和投影点与测量点的距离为判定,距离小的即为所求的最近点。最后使用遗传算法进行精确优化计算。 3.仿真加工验证。利用仿真加工的方法,对优化的结果进行验证。首先进行仿真机床模型的构建,并对仿真机床进行控制系统的配制；然后利用优化得到的最佳定位姿态和实际定位方法,实现零件在仿真机床上的定位；最后进行加工验证。
【关键词】：余量优化 “一面两孔”特征 精确优化计算 最近点 仿真加工
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH161;TP391.9
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 目录9-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 引言11
• 1.2 国内外研究发展现状11-15
• 1.2.1 余量优化技术11-15
• 1.2.1.1 数据采集13
• 1.2.1.2 点云数据法矢的计算13-14
• 1.2.1.3 DT剖分14-15
• 1.2.2 仿真加工技术15
• 1.3 本文研究的目的和意义15-16
• 1.4 本文的主要研究内容16-17
• 第2章 基于“一面两孔”特征的初始位置调整17-41
• 2.1 引言17-19
• 2.2 特征的分类与选择19-22
• 2.3 圆柱面区域中点云数据的法矢计算22-28
• 2.3.1 圆柱面区域中点云数据k-邻域的搜索22-24
• 2.3.1.1 子立方体的建立22-23
• 2.3.1.2 k-邻域的搜索23-24
• 2.3.2 法矢估算及调整24-28
• 2.3.2.1 法矢估算24-25
• 2.3.2.2 法矢调整25-28
• 2.4 特征的拟合28-30
• 2.4.1 平面的拟合28
• 2.4.2 圆柱面的拟合28-30
• 2.5 局部坐标系的构建30-35
• 2.5.1 第一种情况下局部坐标系的构建30-32
• 2.5.2 第二种情况下局部坐标系的构建32-33
• 2.5.3 第三种情况下局部坐标系的构建33-35
• 2.6 初始位置调整的计算35-36
• 2.7 计算实例36-39
• 2.8 本章小结39-41
• 第3章 精确优化计算41-56
• 3.1 精确优化计算的数学模型41
• 3.2 测量数据的缩减41-42
• 3.3 设计模型上测量数据点最近点的计算42-49
• 3.3.1 设计模型离散42
• 3.3.2 离散数据的DT剖分42-48
• 3.3.2.1 DT剖分的定义42-43
• 3.3.2.2 DT剖分的实现43-47
• 3.3.2.3 DT剖分的具体步骤47-48
• 3.3.3 最近点的计算48-49
• 3.4 基于遗传算法的精确优化计算49-52
• 3.4.1 遗传算法的介绍49-51
• 3.4.2 精确优化计算51-52
• 3.5 计算实例52-55
• 3.6 本章小结55-56
• 第4章 仿真加工56-67
• 4.1 仿真机床模型的构建56-60
• 4.1.1 数控机床建模56-59
• 4.1.2 控制系统配制59-60
• 4.2 仿真机床中各部件的定位60-64
• 4.2.1 零件的定位方法60-62
• 4.2.2 零件在仿真机床中的定位62-64
• 4.3 加工检测64-66
• 4.4 本章小结66-67
• 总结与展望67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参与项目73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘雪梅，，冯跃志;空间离散点曲面法矢估算的一种新方法[J];华北水利水电学院学报;1994年04期

2 易传云,王涛;数字化曲面的法矢求解[J];华中科技大学学报(自然科学版);2002年08期

3 严思杰,周云飞,彭芳瑜,赖喜德;大型复杂曲面零件加工余量均布优化问题研究[J];华中科技大学学报(自然科学版);2002年10期

4 姜寿山,Peter Eberhard;多边形和多面体顶点法矢的数值估计[J];计算机辅助设计与图形学学报;2002年08期

5 熊邦书,何明一,俞华t

本文编号：342798