稀疏点测量航空导管的圆柱拟合算法研究

航空导管是航空管路系统的重要组成部分,为保证导管质量需要对导管进行测量获得其几何参数。为获得导管几何参数需要对测量点进行空间圆柱拟合。目前已有的圆柱拟合算法需要稠密的点云,有时受限于测量时间和环境只能获得稀疏的测量点,过少的测量点影响了圆柱拟合的精度,无法准确获得导管几何参数。针对这一问题,提出一种通过计算点云投影点的圆度来选取圆柱拟合时的初值的圆柱拟合算法。算法首先将采集的点云分别投影到以各个单位向量为法向量的平面上,将投影点拟合成圆,计算其圆度;然后将圆度最好的一组单位向量作为拟合圆柱轴向的初始向量,对应投影圆的圆心坐标和半径作为圆柱轴心和圆柱半径的初始值;最后利用梯度下降法对圆柱进行拟合。实验结果验证了该算法不需要大量的测量数据就可以较为准确地拟合圆柱,可以用于航空导管几何参数获取。     

LF6合金油箱壳体内旋压成形的研究

LF6油箱壳体属于薄壁回转体零件,其舱段分为四段,原始的加工工艺采用厚薄两段板坯分别滚弯焊接后再机加工,并将两段筒体采用对焊的方法成形,两端再分别与经机加工后的锻件铆接在一起使用。此方法不仅工艺过程复杂,而且零件整体精     

三辊非对称滚弯成形的数值仿真及试验验证

基于有限元法对三辊非对称滚弯成形工艺进行了研究,对比分析了三辊非对称滚弯成形和三辊对称滚弯成形过程中,变形区应力场、板材上表面的塑形应变场及卷制力的变化规律。仿真结果表明：侧辊位移进给量相同的工况下,三辊非对称滚弯成形的卷制力大于三辊对称滚弯成形的卷制力;三辊非对称滚弯变形区的纵向应力和径向应力均大于三辊对称滚弯成形的纵向应力和径向应力;三辊非对称滚弯成形板材压弯段的成形质量高于三辊对称滚弯成形的成形质量。最后,经三辊非对称滚弯试验验证,有限元模型的成形误差为6.8%,有较高的精度。     

大型U形板材工件渐进滚弯成形数值模拟

利用ABAQUS有限元分析平台,对大型U形板材工件渐进滚弯成形及其回弹过程进行数值模拟,其中工件材料类型选择普通低碳钢。针对半椭圆形工件形状,提出用半径不同的五段圆弧逼近的几何规划。在此基础上,根据加工过程可能出现的缺陷,合理设计滚弯道次,调整ABAQUS参数设置。用模拟优化的工艺参数成形加工半椭圆形板材工件,经origin8拟合配准,其各段曲率半径最大误差小于5%。模拟结果表明,用渐进滚弯方法成形加工半椭圆形工件是可行的,且模拟过程满足准静态响应的要求。     

不同厚度3/4硬301型不锈钢带材双轴柔性滚弯成形性能研究

利用3/4硬301型不锈钢带材制备直筒开缝衬套,研究不同厚度带材的双轴柔性滚弯成形性能。首先,通过拉伸实验以及文献中的性能参数,建立3/4硬301型不锈钢带材的本构模型,利用有限元分析软件ABAQUS对不同厚度带材在同一挤压量情况下的双轴柔性滚弯成形过程进行了仿真分析;其次,基于挤压量单因素试验对不同厚度带材的双轴柔性滚弯成形实验进行了研究,获得了一系列成形试样;最后,利用MATLAB拟合程序识别出实验及仿真结果的带材成形半径,获得了带材厚度对其双轴柔性滚弯成形性能的影响规律,且揭示了其影响机制。     

基于机器视觉的散乱柱类零件抓取系统

针对散乱摆放的柱类零件抓取问题,提出一种基于圆柱拟合的散乱柱类零件识别抓取系统。首先,采用直通滤波,离群点去除和体素滤波降低密度采样对点云数据进行预处理,然后使用平面拟合算法去除载物台点云,接着使用区域增长算法将不同圆柱的点云分离,由于分割后的圆柱点云存在大量噪点,采用随机抽样一致法和最小二乘法相结合的方式去除噪点,拟合圆柱面,最后将点云重心向圆柱轴线投影,得到准确的柱体中心。实验证明该算法鲁棒性好,精度较高,适用于柱类零件抓取。     

贮箱圆柱表面形变检测与涂层等厚加工参数优化

针对航天领域的一种大直径薄壁贮箱圆柱段变形程度对涂层数控等厚加工参数的影响开展研究。提出了一种大直径薄壁贮箱圆柱段变形数据的测量方法,设计了基于加工机床的测量装置,采用凹陷度来描述变形程度,提出了针对测量数据的加工模拟仿真综合分析方法,为实际工程中的薄壁贮箱圆柱段涂层等厚加工工艺参数选取提供理论依据。     

大截面Z型材数控滚弯成形精度的数值模拟研究

为了提高型材滚弯成形外形轮廓的精度,研究了Z型材滚弯成形回弹变形规律,建立了型材成形半径与滚弯机侧滚轮位移的关系,给出了考虑回弹变形的型材滚弯成形工艺参数。基于ABAQUS有限元软件,建立了型材滚弯成形过程的三维模型,分析了主滚轮尺寸、夹紧力和摩擦系数对型材沿长度方向各段曲率变化的影响。结果表明:主滚轮尺寸越大,曲率分布越均匀;并确定出该型材滚弯成形时合理的夹紧力和摩擦系数范围。应用模拟分析确定的最佳工艺参数完成该型材的滚弯成形加工,验证了该参数对滚弯型材外形精度的提高作用。     

基于离散点截形螺旋面加工原理研究

提出了基于离散点的圆柱螺旋面成形刀具计算方法，分别建立了已知螺旋面工件截形离散点数据计算成形刀具廓型的数学模型及已知刀具截形离散点数据计算由其加工的螺旋面工件的数学模型。利用累积三次参数样条法计算螺旋面工件截形及成形刀具廓型各离散点的倾斜角。分析了成形刀具的计算误差，对成形刀具数据型值点以累积三次参数样条进行插值，用双圆弧样条拟合的方法进行光顺处理。实例证明，两模型是正确性的、可行的，能够满足离散点条件下螺旋面高效率、高精度的加工要求。     

铝合金薄壁异形截面辗扩成形宏微观模拟

环件轧制作为一种无缝环筒类构件先进塑性成形技术,目前还难以实现铝合金薄壁带筋锥筒构件的近净成形制造.针对2A14铝合金薄壁异形截面环件,建立其辗扩成形宏微观耦合分析有限元模型,选用矩形截面环件作为坯料,基于有限元模拟获得了优化后的轧制孔型,并探究坯料初始温度及芯辊进给速度对材料成形性和微观组织演变的影响规律,得到微观组织均匀且孔型填充性良好的辗环工艺参数.环坯温度为470℃,芯辊进给速度为1.2mm/s,主辊旋转转速为30 r/min,上锥辊的压下速度为0.6 mm/s为最优工艺参数,能够满足2A14铝合金异形截面辗扩形/性控制要求,可为实际生产提供理论指导.     

基于混合算法的薄壁件铣削加工工艺参数优化

结合神经网络法和遗传算法的优点,提出了一种以倒传递神经网络法为基础的加工工艺参数优化方法,对薄壁件铣削加工工艺参数进行优化。将田口实验所得数据经倒传递神经网络进行训练与测试,来建立薄壁件铣削加工的信噪比预测器,并通过最大化信噪比,将铣削过程变异降至最低,进而找出最佳加工工艺参数组合。通过数值模拟与加工实验,验证了所提方法在薄壁件铣削加工工艺参数优化中的有效性。     

INFLUENCE OF MATERIAL REMOVAL ON THE DYNAMIC BEHAVIOR OF THIN-WALLED STRUCTURES IN PERIPHERAL MILLING

Machining is a material removal process that alters the dynamic properties during machining operations. The peripheral milling of a thin-walled structure generates vibration of the workpiece and this influences the quality of the machined surface. A reduction of tool life and spindle life can also be experienced when machining is subjected to vibration. In this paper, the linearized stability lobes theory allows us to determine critical and optimal cutting conditions for which vibration is not apparent in the milling of thin-walled workpieces. The evolution of the mechanical parameters of the cutting tool, machine tool and workpiece during the milling operation are not taken into account. The critical and optimal cutting conditions depend on dynamic properties of the workpiece. It is illustrated how the stability lobes theory is used to evaluate the variation of the dynamic properties of the thin-walled workpiece. We use both modal measurement and finite element method to establish a 3D representation of stability lobes. The 3D representation allows us to identify spindle speed values at which the variation of spindle speed is initiated to improve the surface finish of the workpiece.     

INFLUENCE OF MATERIAL REMOVAL ON THE DYNAMIC BEHAVIOR OF THIN-WALLED STRUCTURES IN PERIPHERAL MILLING

Machining is a material removal process that alters the dynamic properties during machining operations. The peripheral milling of a thin-walled structure generates vibration of the workpiece and this influences the quality of the machined surface. A reduction of tool life and spindle life can also be experienced when machining is subjected to vibration. In this paper, the linearized stability lobes theory allows us to determine critical and optimal cutting conditions for which vibration is not apparent in the milling of thin-walled workpieces. The evolution of the mechanical parameters of the cutting tool, machine tool and workpiece during the milling operation are not taken into account. The critical and optimal cutting conditions depend on dynamic properties of the workpiece. It is illustrated how the stability lobes theory is used to evaluate the variation of the dynamic properties of the thin-walled workpiece. We use both modal measurement and finite element method to establish a 3D representation of stability lobes. The 3D representation allows us to identify spindle speed values at which the variation of spindle speed is initiated to improve the surface finish of the workpiece.     

薄壁弧形件铣削加工装夹方案的优化

在航空制造业中,为了减轻工件的重量,大量使用薄壁结构零件。对于这类工件,改进工件的夹具布局能够有效地减少工件的变形。本文通过对弧形薄壁件铣削加工夹紧点的位置进行优化来减少工件的变形,并提出了6条启发式规则。这些规则根据各区域内工件的最大变形,依次确定各夹紧点的移动方向,具有较快的优化速度。     

平行三点法圆度误差分离技术的精度分析

阐述了一种能临床测量与分离工件圆度误差和主轴系统回转误差的新方法——平行三点法误差分离技术的测量原理 ,定量分析了测量装置的结构参数、传感器初始调零误差、传感器随机误差和标定误差对圆度测量精度的影响 ,给出了误差传播方程。并讨论了一些消除或减小上述误差的方法。     

介电泳效应磨粒流抛光中的电极形态

针对薄壁陶瓷工件内表面抛光，提出一种基于介电泳效应的磨粒流抛光方法。将非均匀电场布置于陶瓷工件外表面，极化磨粒，实现陶瓷工件内表面高效抛光。仿真分析发现:电极间隙比为2时，SiC磨粒具有最好的介电泳效应，参与抛光的磨粒最多。陶瓷工件初始内表面粗糙度值Ra为(208±5)nm时，抛光10 h后，无介电泳效应的磨粒流抛光工件内表面粗糙度值Ra为51 nm，有介电泳效应的磨粒流抛光工件内表面粗糙度值Ra为23 nm。     

薄壁零件高速铣削加工技术研究

薄壁零件高速铣削加工具有传统铣削加工无可比拟的优势,是薄壁零件切削加工的发展方向。本文分析和讨论了薄壁零件高速铣削加工过程中涉及到的加工工艺、切削刀具、数控编程以及装夹方式等关键技术问题,介绍了提高薄壁零件加工精度、表面质量和加工效率的技术方法和工艺措施。     

结构光检测点云精简与重构参数自动调节方法

针对薄壁叶片的点云扫描采样会产生特征消失、三角重构会产生孔洞现象的问题,提出一种改进的点云精简以及重构 的方法。 首先,根据法向量夹角阈值和欧氏距离提取叶片外轮廓;其次,计算点云的平均曲率和高斯曲率,设定阈值对点云划分 子集,采用索引空间法对点云数据进行精简;然后,采用贪婪算法针对距离阈值系数和三角形参数对叶片点云进行实验分析,得 出没有孔洞的贪婪三角参数经验值;最后对距离阈值系数和点云平均间距拟合出关系式,实现贪婪重构的参数自动调节。 实验 结果表明,在总体精简率为 90% 左右时,相较于另外两种方法,标准偏差分别下降了 26. 45% 和 19. 92% ,外轮廓尺寸平均偏差分 别下降了 79. 81% 和 47. 97% 。 按照提出的方法设置重构参数,重构质量良好,对薄壁叶片实现在机智能加工检测具有良好的应 用参考。     

筒形件姿态的非接触无靶标自动综合测量及求解

在筒形件自动化对接过程中,需对其姿态进行无靶标精密测量和调整。本文采用激光轮廓传感器对被测件进行扫描获得点云数据,推导得出点云数据的直线拟合公式,并进行了姿态拟合求解。基于蒙特卡洛数值模拟,对筒形件的轴线拟合法和母线拟合法进行比较,并根据两种方法各自的优缺点,提出采用轴线拟合法求解俯仰角、母线拟合法求解偏转角的综合测量求解方法,显著提高了姿态测量精度。此外,探讨了截取椭圆个数、每个椭圆上的轮廓点数与姿态求解精度之间的关系,为在满足测量精度的同时兼顾测量效率提供了参考依据。最后,利用原理样机和激光跟踪仪进行了测量实验。实验结果显示,轴线姿态角测量的绝对精度优于0.02°,标准差低于0.01°,由此证明了本文方法的有效性和准确性。