基于UGNX的航空发动机叶片造型方法研究

对航空发动机的关键元部件之一——涡轮叶片进行了三维空间造型方法的研究。基于UGNX的自由曲面造型功能，采用双三次B样条拟合方式建立了叶片型面的空间样条曲线模型，由此来构造叶片空间型面。同时对叶片曲面造型中的几个关键问题从数学上进行了分析和探讨，验证了其造型方法的可行性，这为后续叶片加工精度分析和误差补偿提供了理论依据。     

航空燃气涡轮叶片造型技术研究

涡轮叶片的造型是数控加工的前提条件。本文在给定由气动力学计算所得的相关数据的情况下，分别采用手工几何造型法和NURBS造型法对航空燃气涡轮叶片进行造型，给出了具体的公式和算法，并对这两种造型技术进行了研究和分析。     

飞机叶片焊接修复中的三维测量重构技术

提出一种基于NURBS理论的叶片点云处理和曲面重构的方法.飞机涡轮叶片是结构、气动、强度等多学科优化设计的结果,其外形为复杂的自由参数曲面.用最小二乘法将拓扑后的点云局部曲面拟合对异常点去噪,依据曲率阈值点云分割.将双三次Coons的B-spline形式曲面作为基面,散乱点云无约束曲面逼近,利用优化理论迭代得到曲面控制点从而确定B-spline曲面方程.根据NURBS理论对曲面拼接修剪,复原磨损叶片的三维模型,为后续的焊接修复提供精确三维模型.     

带有精确截面信息的一种曲面重构方法

逆向工程中需要由测量点重构曲面,并且在特定位置有精确截面轮廓信息。针对有序离散点,提出二次反算的方法。首先反算构造有序离散点的整体c^2连续的插值曲线,通过自变量的域变换,精确得出所须插值位置的坐标值,然后采用NURBS曲面进行控制点反算,得到分块连续的曲面模型,特定截面轮廓在块连接处精确得到,最后给出具体的应用实例。     

基于NURBS的航空发动机叶片焊接修复的轨迹规划

由于航空发动机叶片截面形状复杂,焊接修复精度高,采用基于非均匀有理B样条曲线(non-uniform rational B-spline,NURBS)方法进行轨迹规划.利用NURBS曲线分别表示叶片截面的前缘、尾缘、叶盆和叶背等四部分曲线,经过升阶整合处理,获得统一表达式,从而进行基于NURBS的曲线插补.综合弓高误差、法向加速度和编程进给速度对焊接速度和精度的影响,实现了进给速度的自适应控制.提出了一种分段前瞻控制,简化了前瞻算法,提高了前瞻效率.最后通过仿真试验验证该算法的可行性和焊接精度.结果表明,该算法是可行的,具有良好的焊接精度.     

双三次NURBS空间曲面的插值研究

对由型值点定义的NURBS曲面进行反求计算,采用等参数法离散NURBS曲面得到NURBS曲线组,并以MATLAB 语言为算法核心、以VB6.0为平台,开发了曲面造型及逼近系统,最后通过实例验证了该方法的正确性.     

导叶片锻模型腔表面曲面构造及其CAD／CAM

应用双三次均匀Ｂ样条曲面,对汽轮机导叶片锻模型腔表面进行曲面构造,据此开发了导叶片锻模ＣＡＤ及其型腔表面ＣＡＭ系统。     

基于B样条函数的叶身曲面造型研究

应用双三次均匀B样条曲面,建立了对给定型值点的发动机叶片叶身进行曲面构造的数学模型。并且,基于商用软件AutoCAD R14开发了某航空发动机叶片曲面造型的原型系统,为进一步的叶片CAD／CAM奠定了基础。     

三次NURBS曲线轮廓数控加工刀位数据计算

在给定具体型值点的条件下，通过平方根法计算得NURBS曲线的节点矢量；采用de Boor—Cox递推公式分别计算得一次、二次和三次基函数；构造边界条件反求得控制顶点。构造出三次NURBS曲线的参数方程。采用等距离位移计算得曲线轮廓加工刀位轨迹，为NC代码的生成提供数据。     

基于NURBS曲面的五轴联动插补算法

文章提出了一种基于NURBS曲面的五轴联动插补算法。对于NURBS曲面,确定一个参数方向的一系列参数值,就可确定一系列的另一个参数方向的NURBS曲线。沿这些曲线逐条进行插补,就可实现对整个曲面的插补。在每个插补点,求出两个参数方向的切矢,确定出该点的曲面法矢,在假设刀控方向垂直于插补曲面的情况下求出两个旋转轴的运动,实现五轴联动插补。同时,利用NURBS曲线的局部性质来保证插补的实时性。     

基于NURBS曲面的汽轮机叶片激光熔覆再制造路径规划

针对汽轮机叶片的复杂造型,提出一种基于NURBS曲面拟合的几何模型重构方法,得到了一种获取稳定的激光功率密度的路径规划方法。通过计算点在曲面上的曲率,将局部NURBS曲面拟合为曲率球,对激光束扫描面积进行简化计算。根据熔覆加工精度要求,调整激光头姿态沿曲面的法矢方向,约束激光束扫描面积,得到熔覆加工插补点,保证了基材表面获取稳定的激光功率密度。根据插补点的法向矢量计算得到机器人对应的位姿,利用CIMOCO软件验证熔覆轨迹的正确性;通过试验得到较好的熔覆层,证明了方法的可靠性和可行性,为复杂曲面的激光熔覆再制造提供了一种新方法。     

基于双NURBS曲线的叶轮叶片工业机器人GMAW增材制造

以双NURBS曲线获得的直纹面广泛存在于各行业复杂零件中,如何实现复杂直纹面的增材制造一直是增材制造领域中极为关心的问题。以双NURBS曲线描述叶片模型,进一步获得直纹面,采用优化工艺参数,以GMAW方法实现了叶轮叶片的增材制造,增材获得的叶片完整,成形良好,表明以GMAW工艺实现双NURBS曲线叶片增材制造是可行的。为叶片模型构建、复杂形状叶片的电弧增材制造提供了新方法,对复杂形状零件增材制造过程控制具有借鉴意义。     

Bézier polygons for the linearization of dual NURBS curve in five-axis sculptured surface machining

Motivated by the excellent performance of three-axis NURBS interpolation, this paper presents a numerically efficient and accuracy controllable five-axis sculptured surface machining method with dual NURBS curve. Unlike the traditional three-axis NURBS interpolation, a dual NURBS format of the five-axis toolpath is developed to accurately and smoothly describe the tool movement in the part coordinate system. Different from the subdivision methods using the Taylor series expansion or inverse function, a piece-wise Bézier curve method is implemented to fast subdivide the NURBS curve within the user-defined tolerance. A generic rotation tool center point management module is also designed to realize the coordinate transformation and adaptive nonlinear error control for major five-axis machine tools. The overall effectiveness of the proposed five-axis NURBS machining scheme is demonstrated by the five-axis machining of an impeller’s flow channel.     

NURBS曲线自适应插值拟合算法

针对从DXF文件中构造的NURBS曲线,提出了一种曲线的自适应分解算法.该算法结合了NURBS曲线的形状信息,通过计算比较插补点的曲率半径与给定阈值的大小,以决定当前插补类型为直线段或是圆弧段,在满足加工精度的前提下,采用伸缩步长法使得拟合的区间尽可能大.经实际运行表明,此方法拟合的加工程序段少,能简化数值计算和编程,减少数控机床的预处理时间.该算法具有通用性,为其他曲线的插值拟合也提供了一种有效途径.     

高档数控机床NURBS曲线Newton Rapson迭代的插补算法

为了解决NURBS曲线在Taylor一阶、二阶展开式求解曲线插补坐标点ui+1,存在计算量大、插补时间长等问题,提出一种Newton-Rapson迭代法的NURBS插补算法。该插补算法可以减少插补计算量和插补时间,提高插补精度,并提高曲线加工的效率。仿真实验结果表明,Newton-Rapson迭代法的NURBS插补算法计算过程简单、切实有效,具有可行性和实用性,满足数控系统实时、高速、高效率插补的要求,在其他数控插补的过程中具有很强的借鉴意义。     

NURBS曲线插补算法及加减速控制研究

针对复杂零件高速高精密加工的需求,提出了一种基于阿当姆斯微分方程的NURBS曲线实时插补算法。通过对算法的合理简化与近似,保证了算法的实时性。此算法基于轮廓误差和法向进给加速度控制,使进给速度能随曲线曲率自适应调整。与之相适应,配合此插补算法,利用NURBS曲线的对称性预测减速点,提出了一种新的插补前抛物线-直线-抛物线S形加减速控制方法。该方法具有位置精度高、速度无突变、过渡平滑、计算简便等优点。通过采用MATLAB对插补轨迹仿真和实例分析,证明了插补算法和加减速控制方法的正确、合理、有效性。