基于欧拉回路的数控火焰切割路径优化研究与实现

数控火焰切割路径优化问题是尽量减少点火次数,保证每个零件的轮廓轨迹只切割一次的条件下尽可能的缩短火焰割嘴在轮廓间移动的空行程距离。在零件外轮廓切割问题上提出了一种基于欧拉回路的切割路径规划算法,先计算零件外轮廓的相邻关系,然后基于最小生成树算法思想利用空白废料区域通过搭"桥"法构造欧拉图,最后求解该欧拉图的欧拉回路,从而确定整个样板的切割路径。与现有文献的算法与工厂数控机床生产统计结果表明,使用该方法在外轮廓切割上能够保证一笔切割,解决了点火熄火打孔位置选取问题,空程比例大幅降低,明显提高了生产效率。     

工艺约束下的激光切割路径优化算法设计

钣金件切割路径优化问题类似于TSP问题,但是路径优化中的零件却不能像TSP问题中的城市一样可以作为点来处理。首先对拍样图中的零件大小进行分类,以遗传算法为基础对排样图中的较大零件生成切割顺序,然后应用改进的最近插入法将未进入排序的较小零件进行插入,最后应用打孔点选择方法动态地选择符合工艺的切割起始点。本方法很好的满足了生产工艺对顺着切、避免频繁抬刀和割嘴碰撞等问题,同时也获得了较短的切割路径,提高了切割效率和质量。     

基于蚁群算法的矩形件切割路径优化

针对矩形件外轮廓切割问题,设计了基于蚁群算法的切割加工过程中空行程路径优化方法,开发了相应软件模块.该方法在矩形件外轮廓切割路线简化的基础上,结合旅行商问题的求解对切割起始点顺序进行优化,避免出现矩形件在切割过程中外轮廓被重复切割的问题.算例表明:该算法可显著减少空行程路径的总长度,有效缩短切割加工过程中的辅助时间,提...     

基于STL模型垂直切片的支撑自动生成算法研究

针对光固化等快速成形工艺中须对零件加支撑的需求，本文提出一种新的支撑自动生成算法。该算法基于STL模型提取零件的悬吊点、下棱线、待支撑下表面的轮廓线等待支撑区域的关键特征，根据它们在形平面的投影特征来优化布置分层基准线并进行垂直切片，应用所提出的基于垂直截面轮廓内待支撑边生成支撑多边形的算法，生成相应的变厚度薄壁形支撑。实际应用表明，该算法能够对成形零件的待支撑区域自动添加准确有效的支撑。     

基于机器视觉的工件自动分拣系统的研究

介绍了机器视觉技术在工件识别中的应用以及主要图像处理算法。采用机器示教方法建立待处理零件的特征库,通过图像预处理、阈值分割、边缘和轮廓提取算法等获取零件图像的特征并与标准模板比较,从而判别待测零件的合格性。为解决零件摆放的位姿偏差,采用边缘检测和轮廓跟踪算法确定工件形心位置和旋转角度,根据与模板零件的相似性测度判断工件的特性,为自动分拣提供决策支持。实验验证了本算法的有效性。     

三维激光切割编程的研究

针对三维激光切割离线编程问题,利用Visual C++开发工具对SolidWorks 2012进行二次开发,给定精度要求,提取SolidWorks中加工零件CAD模型的切割路径,利用基于弧长参数的二分法对曲线进行离散逼近,得到离散切割路径;针对零件上多段离散切割路径,提出了基于包容盒的多安全平面路径规划算法,根据激光束的方向,将所有环路归类到5个安全平面上,在每个平面上分别用蚁群算法和最邻近算法进行排序;根据获取的离散点位信息,利用变换矩阵驱动的方法,实现了在SolidWorks平台上的三维激光切割加工仿真;同时,在各个离散点位置,调用干涉检查API函数,在实现了激光切割仿真的同时,完成其干涉检查。     

数控切割自动套料软件中实现特殊切割工艺的一种方法

数控火焰切割机在实际使用过程中 ,经常会发生割枪移位、钢板变形、零件定位难度大等问题。因为数控切割机切割零件的过程是 :先从内轮廓穿孔起割 ,然后再割外轮廓 ,所以操作工无法对内轮廓的准确位置进行测量 ,这样 ,肯定会影响切割零件的尺寸精度 ,从而造成不良品的发生。为了解决这一问题 ,减少甚至避免该类事件的发生 ,笔者在多年运用哈工大与哈焊所联合研制的“CCAP自动编程套料系统”排料过程中 ,摸索出了用自动套料软件中的“不割”、“复制”、“排序”、“移动”等功能相结合的方法 ,创造了先割外轮廓一部分 ,再割内轮廓和剩余外…     

DXF回转体零件的内外轮廓自动识别研究

回转体零件的轮廓识别对集成CAD/CAM,实现车削自动编程系统具有重要作用.提出了基于图形交换文件(DXF)的轮廓自动识别新算法,利用DXF图形存储特点和零件对称性去除尺寸标注、粗糙度和其他多余线等冗余信息,通过图元分解得到所有路径分支点,最后沿逆时针方向以最小夹角法搜索识别零件的外轮廓和内轮廓.该算法改进了以往算法的不足,已成功运用于车削自动编程系统,识别效果好.     

二维异形切割件优化排样的拟合算法

多种异形零件在钢板上的优化排样问题 ,实际上也可看作多边形(异形零件的外轮廓 )对多边形 (矩形 )的最优填充问题。从拼图游戏的启发构造了一个异形零件优化排样的拟合算法。用该算法对一些优化排样问题进行了计算 ,得到较为满意的结果     

基于客户点行政地址的自提点选址—路径优化

为解决基于客户点行政地址的自提点选址—路径问题,研究了网络零售配送中基于客户点混合地址的自提点选址和路径规划问题的集成优化。根据客户点的行政地址设计了客户点地址聚类算法,确定了代表各客户点的索引点作为自提点备选位置。制定了双层路径规划策略,分别通过改进蚁群算法求解以配送路径最短为目标的上层路径规划模型,实现配送区域块内索引点之间的路径规划;通过下层门牌号码排序算法,利用客户点的行政地址实现了索引点内客户点之间的路径规划。以重庆市巴南区鱼洞街道内的客户点为研究算例,对自提点选址和配送路径规划两方面算法与模型进行验证,计算结果表明了算法和模型的有效性和实用性。     

基于 AUTOCAD 的面向机械装配图的关键技术及其应用

提出了基于ＡＵＴＯＣＡＤ生成装配图的技术关键及解决方案；设计了零件的统一表示模式；引入了一种新的轮廓自动识别算法，将内外轮廓识别统一起来。采用线段端点分类及交点排序的策略，快速可靠地解决需要消除的部分。最后给出一个稳定可靠的任意多边形裁剪算法。上述方法已成功地应用于机械工程装配图。     

轴向车铣等距型面的运动建模

为研究轴向车铣加工等距型面的切削过程,针对其运动过程复杂的特点,以矢量为研究对象,通过矢量分析建立描述其运动过程的数学模型,并给出基本矢量方程。通过数学模型对加工的运动轨迹进行仿真,分析主要切削参数对运动轨迹的影响。为验证运动矢量模型的正确性,进行等距型面的轴向车铣加工试验,得到包含内外轮廓等距型面的加工样件。结果表明,采用轴向车铣完全可以实现等距型面的内外轮廓加工,理论上只要增大铣刀与工件的转速比就可以得到足够小的工件表面粗糙度,且选用逆铣的切削方式更容易得到光滑的加工表面。     

Application of Taguchi coupled Fuzzy Multi Attribute Decision Making (FMADM) for optimizing surface quality in turning austenitic and duplex stainless steels

In the present study, Taguchi approach is coupled with fuzzy-multiple attribute decision making methods for achieving better surface quality in constant cutting speed face turning of EN 1.4404 austenitic, EN 1.4462 standard duplex and EN 1.4410 super duplex stainless steels. Two typical multiple attribute decision making techniques were simultaneously adopted to determine multi-surface quality characteristics indices. The differences in rankings among derived indices are solved through converting each crisp values into trapezoidal fuzzy number and unifying them using fuzzy simple additive weight method. The fuzzy numbers are then deffuzified into crisp values employing techniques like; the spread, mode and area between centroid of centroids. Through this procedure, the decision maker is provided with necessary decision tools to optimize the cutting conditions with less sensitivity to the change of weights and no difference in ranking among the deffuzification techniques. Additionally, results of analyses of means and the validation experiments confirm that the optimum cutting conditions derived by this method produce far better surface finish than the best finish obtained during the course of experimentation. Analyses of variance results have shown the predominant effect of feed rate on surface quality. Finally, the collected chip at constant cutting speed and varying feed rates and depth of cuts has shown that friendlier-to-machine chips are obtained when machining austenitic stainless steels than duplex stainless steel grades.     

基于质心Voronoi结构的布点算法及应用

以初始点的Voronoi结构为基础,建立基于质心Voronoi结构的布点算法.该算法通过区域上的初始离散点构造Voronoi结构,利用面积坐标法确定Voronoi结构的质心点,以成本函数作为质心Voronoi结构的收敛准则.若质心点满足收敛准则,则将该质心点作为区域的离散节点.然后利用切边处理技术,实现复杂区域内的布点算法,即给出不同区域的均匀布点和非均匀布点.以长圆筒为例,采用基于Voronoi结构的布点算法对求解域进行点的离散,利用自然邻近Petrov-Galerkin无网格法计算其应力值,求得的应力值与精确值比较吻合,这证明了将质心Voronoi结构的质心点作为无网格法区域离散节点进行无网格法分析是比较精确、可靠的.     

截割头几何因素影响下的巷道表面形貌特征与建模

考虑到纵轴式掘进机截割头运动轨迹直接影响巷道成形表面形貌特征,分析了截割头截割巷道得到的巷道外轮廓的创成机理,运用机器人运动学分析方法确定掘进机截割头在巷道空间坐标系内的坐标,构建截割头截割巷道外轮廓的数学模型;通过数值计算分析截割进给量、截割角度、截割头形状、截割头半径及截割头锥角等参数对截割表面形貌特征的影响规律。研究结果表明：“球冠+圆柱”式截割头截割得到的巷道表面最不平整,“球冠+圆锥+圆柱”式截割头截割得到的巷道表面最为平整;随着截割升降角度和截割进给量的减小、截割头球冠半径和截割头圆锥角的增大,截割得到的巷道平整度提高;截割升降角度越大,越需要对巷道平整度进行精确控制。     

轴承圈加热切削加工表面质量研究

针对轴承圈易出现疲劳破坏的问题,提出采用预加热硬态切削加工轴承圈外表面的方法。普通硬态切削和预加热硬态切削试验结果表明,将工件内圈预先加热到160℃进行硬态切削加工,有助于减小加工表面的粗糙度,由于内圈加热减小了轴承圈内外表面的温度差,故加工后的表面残余应力显著减小,其值可达-50MPa,加工得到的表面纹理清晰,形貌光滑、规整,刀具进给运动轨迹清晰;加热切削得到的是均匀的锯齿形切屑,并且切屑形态呈螺旋状,与普通硬态切削相比,加热切削过程较为平稳,说明加热切削可获得良好的表面完整性,且不会引来额外的加工硬化。     

复杂曲面模具加工系统综合刚度场建模与分析*

在加工汽车覆盖件模具复杂曲面时,机床-刀具刚度、刀具位姿变化、模具型面变化都会影响加工系统综合刚度,进而影响模具加工精度。以四轴数控加工中心为例,针对模具曲面特征设置相应采样点,依据多体小变形理论,通过点传递矩阵、雅可比矩阵等完成该采样点的加工系统综合刚度建模,并引入了力椭球。在刀具不同的空间姿态下,通过力椭球分析了机床横梁、刀柄、刀具、模具曲面特征等对加工系统综合刚度性能的影响,揭示了曲面模具加工系统综合刚度的分布规律。最后通过试验证明,该理论模型可以有效地优化复杂型面模具加工工艺,减小模具的加工误差。     

航空发动机薄壁环形件装夹布局优化分析

薄壁环形结构广泛应用于航空发动机零件,大径厚比的薄壁环形工件在装夹、加工过程中极易产生变形,导致零件质量一致性差.以带周向特征的薄壁环形件作为研究对象,主要从装夹方案和装夹布局方面分析变形机理.通过建立有限元分析模型,对不同装夹布局下工件的变形情况进行预测,实现薄壁环形件装夹布局的最优化.最后,通过切削试验,验证了优化...     

一种弹体类零件综合自动检测装置

介绍了一种适用于生产现场的弹体综合自动检测装置,其能够在一次装夹的条件下完成对零件内、外轮廓的全部几何参数（包括内径、外径、跳动、同轴度、垂直度和延伸跳动等）的检测及评定,具有快速、安全、检测精度高,特别是几何公差测量精度高等优点。综合利用螺纹套自动拧紧装置、自动传输装置和自动检测设备,实现了弹体在总检工序的自动检测,达到了提高工厂检测自动化程度,提升数字化检测水平,减少人为因素的影响,降低工人的劳动强度,提高产品检测能力和保证产品质量的目的。     

基于水平集的前列腺磁共振图像分割方法研究

基于前列腺磁共振图像(MRI)特征信息及其病变好发特定区域等先验知识,针对前列腺内外轮廓全分割问题,提出基于边缘距离调整水平集演化(DRLSE)的前列腺MRI两步分割方法。在构建统一水平集能量函数的基础上,第1步基于前列腺MR的T1(纵向弛豫时间)图像实现其外轮廓分割,第2步在外轮廓约束限定条件下,基于前列腺MR的T2(横向弛豫时间)图像实现前列腺的内部轮廓分割,进而完成前列腺内外轮廓的全面有效分割。设计了前列腺分割的人机交互界面,对10个前列腺病例MR图像(含正常、增生和癌变共30幅)进行了分割实验研究,并采用Dice相似性系数(DSC)对分割结果进行评价分析,DSC值达到90%以上。实验结果表明,所提出的基于边缘DRLSE的前列腺MRI两步分割方法能够有效地实现前列腺内外轮廓的全面分割,非常接近于临床专家手动分割的理想结果,对前列腺疾病的临床诊断和治疗有较好的参考价值。