高精度卡环接口三维建模与线切割参数研究

为保证卡环接口的加工精度,提出了高精度卡环圆周上接口电火花线切割轨迹参数优化方法.采用三维造型和电火花线切割实验,获得了电火花线切割空间的多个三维模型.在三维模型中,定义了七个电火花线切割轨迹参数,讨论了接口位置变化对其他六个轨迹参数的影响,分析了影响电火花线切割轨迹参数的约束条件和轨迹参数对接头配合性能的影响.研究表明,随着接口位置尺寸的增加,其他六个电火花线切割轨迹参数有明显变化,接口配合稳定性下降,吻合程度增加.本研究获得的电火花线切割轨迹参数和优化方法可以在卡环设计和制造,以及电加工中应用.     

螺旋曲面加工刀位轨迹数值算法研究与应用

为了提高复杂螺旋面的加工精度,对其刀位轨迹算法进行研究,提出了基于最小有向距离的刀位轨迹数值计算方法。建立了刀具与工件曲面的三维数值几何模型,并通过坐标变换矩阵来建立与实际加工情况一致的数值计算模型。采用空间离散化思想将刀具与工件两空间曲面的最小有向距离的求解问题简化为一个二维求解问题,保证了求解效率和精度。根据阿基米德插补曲线原理,建立了刀位轨迹的数值计算方法。实例加工结果证明,基于该方法得到的刀位轨迹编制的数控加工程序能够加工出满足精度要求的螺旋面。     

激光加工机器人在相贯线切割中的轨迹规划

针对激光加工机器人在相贯线切割过程中对激光头的姿态要求严格以及相贯线位置模型复杂的问题,提出了一种控制激光头位置和姿态的连续轨迹规划方法。将激光头与切割点处待加工曲面的法线方向保持同轴,通过求解激光头与切割点处待加工曲面的夹角来确定激光头的姿态;根据相贯线模型的特点,给出一种由圆柱面上三点(任意两点不在同一条母线上)确定相贯线轨迹的激光头位置插补算法。通过仿真验证了该轨迹规划方法可以有效地完成对激光头位置和姿态的控制。该方法计算量小、操作方便,对工业机器人在三维加工时的轨迹规划有一定参考价值。     

麻花钻锥面后刀面线切割成形方法的仿真研究

针对麻花钻锥面后刀面砂轮刃磨所存在的问题,提出了用线切割成形代替砂轮刃磨的方法,并建立了锥面后刀面线切割成形方法的数学模型,确定了成形参数。为验证成形方法的可行性,在建立麻花钻的三维实体模型的基础上,采用UG/CAM模块线切割工序进行刀路轨迹仿真,并后处理生成后刀面数控加工所需的数控程序,实现了自动编程。最后利用数控仿真软件VERICUT构建线切割机床模型和控制系统,模拟真实加工环境进行加工仿真,并对加工结果进行分析,验证了线切割方法的可行性。     

网壳钢结构节点相贯线轨迹生成和校验方法

针对现有网壳钢结构节点相贯线轨迹求解算法复杂及切割精度差等问题,研究复杂截面网壳钢结构节点相贯线切割轨迹生成和检验方法,提高钢结构节点制造效率和质量。在建立节点贯口相贯线解析模型的基础上,以支管母线运动方法构造复杂相贯曲线切割轨迹实时求解算法;以相邻模瓣端面对角顶点距离为依据生成切割轨迹校验文件。提出的方法用于带坡口复杂相贯线的粗插补轨迹数据求取和检验,为一种5自由度混联机器人提供切割轨迹数据。     

考虑柔性支承三维变形的线切割一体化轴承静态承载特性研究

根据线切割一体化轴承的结构特点,利用CFD重叠网格技术,建立线切割一体化轴承数值计算模型,采用双向流固耦合计算方法,考虑柔性支承的三维变形,考察线切割一体化轴承的承载性能随线切割轴瓦厚度、柔性铰链支承高度和支承宽度变化的影响.计算结果表明:随着偏心率或转速的增加,轴承偏位角呈下降趋势,黏度阻力、载荷呈上升趋势;与不考虑...     

基于复杂路径下的六自由度机器人动力学仿真

虚拟样机技术是机械产品开发的一个重要仿真手段,是提高产品开发效率和节约成本的有效途径。利用Solid Works建立六自由度雕刻工业机器人的三维模型,以D-H矩阵建立空间坐标系,将其机械臂以矩阵方式在空间坐标系中表达出来,通过对MATLAB Robotics Toolbox工具箱进行二次开发,完成其轨迹的逆运动求解,将逆运动求解结果及三维模型导入ADAMS进行机器人联合动力学仿真。实现了一种快速基于复杂工作路径下的六自由度机器人动力学的求解,与传统运用STEP函数求解相比,仿真轨迹更加真实、仿真结果更加可靠。     

电火花线切割精加工轴承钢GCr15温度模拟及验证

淬硬轴承钢GCr15是一种高碳铬钢,具有硬度高、耐磨性好等特点,电火花线切割加工方法是面向类似淬硬轴承钢GCr15等难加工材料的较好选择。此外,电火花线切割加工是利用电极与工件之间的火花放电产生大量热能,从而熔化或汽化工件材料,因此,电火花加工过程被广泛认为是一种热物理蚀除过程。通过对电火花线切割精加工过程中工件的热平衡分析,提出一种新型移动高斯热源模型,考虑材料相变潜热,建立连续脉冲放电精加工轴承钢GCr15温度场模型,采用有限元方法对温度场分布进行数值求解,最后,设计在线温度测量实验验证模型的可靠性。实验结果表明,建立的连续脉冲放电温度场模型具有较高的精度,能够为预测工件表面完整性提供参考。     

基于真实刀刃轨迹的立铣刀切削厚度模型

瞬时切削厚度是铣削加工建模研究的重要参数之一。通过分析刀刃切削轨迹,可以得到准确的瞬时切削厚度,但需要求解复杂的超越方程。通常对切削刀刃轨迹进行不同程度的简化来求解近似的瞬时切削厚度。为得到准确的瞬时切削厚度,提出一种新的切削厚度计算模型。基于立铣刀真实切削刀刃轨迹,对近似的切削厚度模型进行补偿,得到较传统计算方法更为准确的结果,计算过程也更为简单。通过切削力试验验证,该模型可以得到更好的动态切削力预测结果。     

MOTOMANGP180型工业机器人的建模与仿真研究

基于运动学理论基础,利用标准D-H参数法对MOTOMAN-GP180型工业机器进行建模,得到机器人连杆坐标系模型,根据变换矩阵通式求解出机器人正运动学方程,并对机器人逆运动进行分析,再将D-H参数代入Matlab中的机器人工具箱进行三维模型的建立,正运动学求解函数Fkine仿真得到的数据与公式计算数据一致,证明模型建立正确.利用蒙特卡洛法对机器人工作空间进行求解,得到的空间图显示满足大多数场景工作要求.针对机器人搬运过程中的点到点的轨迹规划,采用五次多项式插值的方式轨迹进行优化,最终得到6个关节的位置、速度、加速度曲线平滑且连续,为该型号机器人的运动学研究提供了新思路.     

An effective-wire-radius compensation scheme for enhancing the precision of wire-cut electrical discharge machines

Using a modified Denavit–Hartenberg (D–H notation), we propose with this study a methodology for generating the wire-radius-compensated NC data equations required to carry out the machining of non-column workpieces on a five-axis wire-cut electrical discharge machine (WEDM). In the proposed approach, the designed surfaces of the machined component are constructed using a 4?×?4 homogeneous transformation matrix and ruled surfaces. The modified D–H notation is then employed to derive the machine’s ability matrix and to generate the desired wire location matrices. To ensure the precision of the machining operation, the wire location matrices are modulated by a novel effective-wire-radius compensation scheme. Finally, the NC data equations required to machine the component are derived by equating the ability matrix with the modulated wire location matrix. To validate the proposed methodology, three non-column workpieces with various top and bottom basic curves are machined on a commercial WEDM. The dimensions of the machined components are then compared with those of specimens machined using the built-in WEDM compensation scheme. The results show that the components manufactured using the proposed effective-wire-radius compensation scheme are more geometrically precise than those produced using the conventional WEDM compensation method.     

三维工艺设计中的工艺模型创建方法

针对目前机加工零件三维工艺设计存在的工序模型可读性及建模通用性差,生成效率低的问题,提出一种基于半空间相交法的工艺模型创建方法.首先对工艺MBD模型进行定义并确立了求解表达式.接着根据逆向建模思维,从设计MBD模型开始,对各道工序中的加工特征,进行特征识别与设计信息提取.然后运用改进的半空间相交及参数化建模方法,创建各...     

数控电火花线切割加工参数优选的试验研究

针对数控高速走丝电火花线切割加工中的电参数的选取,本文运用二次通用旋转组合设计方法进行了工艺数据试验,提出了针对人工神经网络建模的数据预处理方法,建立了基于BP神经网络的电火花线切割加工参数模型。该模型可有效地反映高速走丝电火花线切割加工的工艺规律,实现在指定加工要求下的加工参数的优化选取。     

空间曲面电火花线切割CAD/CAM系统

为解决高速走丝电火花线切割机床加工空间曲面的难题,实现大锥度空间复杂曲面零件的加工,以空间曲面数学模型和数控模型为基础,开发了一种计算机辅助设计/计算机辅助制造(Computer aided design/computer aided manufacturing,CAD/CAM)系统.其硬件系统以研制的数控转摆摆工作台为核心装置,并与现有高速走丝电火花线切割机床结合,组成空间曲面线切割加工系统.其软件系统可以根据上下导线的参数方程进行分析计算,建立空间曲面的三维模型,自动生成NC加工代码,进行加工仿真和空间曲面零件的加工.利用本系统进行典型空间复杂曲面零件的加工试验,结果表明加工结果与仿真结果基本相似.此外,还分析数控模型以及回摆间隙角对加工误差的影响.这些工作为解决高速走丝电火花线切割加工空间曲面的难题打下基础.     

慢走丝电火花线切割粗加工仿真系统的开发

为对电火花线切割加工机理有更深刻的认识,了解加工参数对加工精度的影响规律,介绍了一个电火花线切割加工粗加工的仿真系统。仿真系统通过对放电点的探索、工件的去除以及对线电极丝振动的分析,将实际的加工现象形象地再现于计算机上。为证实仿真系统的正确性,将仿真结果与试验结果进行了比较。在试验结果的获取中,为能够得到很难测量的线电极周围的放电间隙和工件形状数据,提出一种新的三维形状测量方法。通过对仿真结果和试验结果的比较,定性地证明了仿真方法的正确性。研究结果表明:改变线电极张力及伺服电压值时,从仿真过程得到的加工形状结果与试验得到的加工形状结果其倾向基本一致;加工缝端部的形状呈凸形还是呈凹形,取决于加工过程中放电爆发力和静电引力的相对大小。     

三维机加工序模型辅助生成技术

为达到以三维工序模型作为机加工艺信息载体的目的,研究了三维机加工序模型的辅助生成方法。分析了工序模型生成的Petri网模型,划分了三维工序模型生成的阶段过程。面向机加工艺知识建立了工艺本体,面向三维建模知识建立了建模本体,并在两者之间构建了映射转换关系。提出了工序模型的正向生成方法和逆向生成方法。在正向生成方法中研究了面向2.5维和超2.5维加工特征的加工余量生成方法,在逆向生成法中分析了其应用方法和约束条件,从而辅助工艺员面向机加工艺知识创建三维工序模型。     

A Study on an Open Architecture CNC System with a NURBS Interpolator for WEDM

This paper deals with the design and implementation of an open architecture CNC system for wire electrical discharge machining (WEDM) with a consideration of the differences between WEDM and NC cutting machines. Work using open architecture controllers (OACs) has focused mainly on metal cutting machines. WEDM has many aspects similar to milling machines. However, there are differences in the machining processes and control strategies. To close the gap between previous general work on OAC and the WEDM specific needs, an open architecture NC model for WEDM comprised of a synchronisation kernel and an NC functional module is proposed. The proposed CNC system is applied to an existing commercial WEDM system by a retrofitting method. A precise NURBS interpolation function is implemented and sample runs are conducted with a NURBS interpolator that is added to the proposed system.     

探讨高速走丝电火花线切割加工断丝故障分析及预防

高速走丝电火花线切割加工能够满足我国模具制造以及机械加工的需要,但是在高速走丝电火花线切割加工的过程中容易出现断丝的情况,这对于快速的机械加工以及模具制造而言有着非常大的影响。详述高速走丝电火花线切割加工的原理、高速走丝电火花线切割加工断丝的故障原因以及高速走丝电火花切割加工中断丝故障的解决方法及预防。对于高速走丝电火花线切割加工中断丝的情况要进行分析并预防。     

复杂曲面电火花线切割多轴加工计算机仿真研究

提出电火花线切割多轴加工计算机图形仿真技术。建立了电火花线切割多轴加工系统运动的数学模型 ,编制了大量的仿真程序 ,获得了比较理想的仿真结果 ,并对此仿真技术的应用进行了分析     

Fabricating micromilling tool using wire electrodischarge grinding and focused ion beam sputtering

In the present research, wire electrical discharge machining (WEDM) of γ titanium aluminide is studied. Selection of optimum machining parameter combinations for obtaining higher cutting efficiency and accuracy is a challenging task in WEDM due to the presence of a large number of process variables and complicated stochastic process mechanisms. In general, no perfect combination exists that can simultaneously result in both the best cutting speed and the best surface finish quality. This paper presents an attempt to develop an appropriate machining strategy for a maximum process criteria yield. A feed-forward back-propagation neural network is developed to model the machining process. The three most important parameters – cutting speed, surface roughness and wire offset – have been considered as measures of the process performance. The model is capable of predicting the response parameters as a function of six different control parameters, i.e. pulse on time, pulse off time, peak current, wire tension, dielectric flow rate and servo reference voltage. Experimental results demonstrate that the machining model is suitable and the optimisation strategy satisfies practical requirements.