金属板件等离子体弧柔性成形实验研究

以厚度为0．8mm的Q235扇形板、环状扇形板、矩形参考板为试件，研究了圆弧曲线扫描与直线扫描成形效果的差异及板材几何形状对成形效果的影响规律。研究结果表明，利用曲线扫描，可获取非直线展成面，直线扫描和曲线扫描的成形结果存在明显差异，曲线路径扫描是成形自由曲面的有效方法。     

面向高速加工的复合曲线螺旋轨迹生成方法

针对现有螺旋切削方式仅仅适合圆形或类圆形边界曲面的问题,提出了一种复合曲线螺旋切削法,利用直线圆弧构建规则形状的辅助边界以包容不规则的曲面原始边界,以辅助边界构建光顺网格曲面作为螺旋线的投影曲面,然后桥接投影曲线与平面螺旋线作为驱动曲线从而生成复合螺旋刀路,在避免边界尖角影响的同时保留了刀轨连续的优点,适用于各种具有不规则边界的平坦曲面。软件模拟和实际加工结果表明,复合曲线螺旋切削法有效解决了刀轨的连续性和矢量突变问题,特别适合复合曲面的高速加工。     

基于几何约束的Doo-Sabin细分曲面修改算法

给出了Doo-Sabin细分曲面在奇异面的极限位置和法矢计算公式,定义了正则网格带的局部等参数线。通过建立局部坐标系对曲面上所有点进行局部参数化,把曲面上点的位置、法向量及局部等参数线等约束转化为所有待调整控制顶点的约束,得到线性系统,从而可以在满足上述多种不同类型的几何约束时修改曲面的形状。从控制网格扰动量最小和能量优化的角度给出两种修改算法,并利用广义逆矩阵求得显式解。约束的线性关系表明,两种方法都存在逆过程,修改的结果与过程无关,便于实际操作与控制。     

楔横轧轧件变形区几何形状的数学模型

基于轧件成型过程中的实际几何形状,通过分析成型过程中轧件变形区的变形特点,选取一个特定的平面建立坐标系,求得了轧件变形区各曲面的直角坐标系方程,与参数方程相比形式简洁,计算简单,简化了曲面面积、轧件体积以及轧齐曲线设计的计算。     

机件表面交线简化研究

机件表面交线绘制复杂,绘制方法为利用辅助面求公有点,再通过公有点进行描线。这种方法需要作大量的作图辅助线,极大地影响设计效率,其简化画法是一个非常值得研究的问题。圆弧直线法由等曲率圆弧和直线替代变曲率曲线,好画好描的圆弧和直线完全可以保持图形的真实感和绘图效率;模糊图示法根本不考虑交线的真实形状,而用一种意会的方法来进行更简单、明了的抽象表达。在不影响对图形的理解条件下,圆弧直线法和模糊图示法这两种简化方法简单可行,提供了简化的思路和方法。     

新二次曲线插补及程序设计

船舶螺旋桨是具有许多不规则曲面的零件,若采用数控机床来加工,便可以大大提高产品精确度和劳动生产力,也可以降低劳动强度。对复杂曲面的描述,即其数学模型的建立是实现数控加工的关键环节之一。目前有多种方法来描述复杂曲面,但都比较复杂。由哈尔滨船舶工程学院科学工作者发明的新二次曲线样条函数法,具有几何关系明确、计算程序简单等优点,对复杂曲面、曲线的描述具有重要地位。一般的数控机构均配有直线和圆弧插补     

离散数据环境下复杂曲面检测点布局策略研究

根据采样策略进行采样点的选择和布局,是对复杂曲面加工质量进行检测轨迹规划的重要内容之一.针对一般曲面采样点布局算法用于离散数据环境下复杂曲面测点布局存在的局限性,通过分析离散数据环境下复杂曲面数据的特点,引入局部网格曲率特性参数,构建基于三角面片微分几何特性的网格简化方法,从而提出基于网格简化的复杂曲面离散数据检测点布局策略,并建立不同层次网格之间距离值相对于简化三角形数量的拟合曲线方程,验证曲率权值优化方法在离散数据环境下对提高复杂曲面采样点布局精度的有效性.     

基于NURBS的曲线及曲面设计算法要领浅析

规则曲面和自由曲面得以明确表达清楚,依赖于NURBS方式下的数学算法。该文基于NURBS的曲线内插点式及拟合自由曲面设计的算法基础上,应用其特殊的权因子及拟合,逼近方法可以便捷地控制曲线及曲面形状的变化,以及在空间上的具体运用。     

NURBS曲线曲面重构的方法

CAD/CAM中用有理多项式函数表示曲面越来越广泛。由于非均匀有理B样条(NURBS)可以精确表示解析形状和自由曲线曲面,国际标准组织(ISO)与1991年把NURBS作为表示工业产品几何形状的工业标准。这里主要讨论了NURBS曲线曲面重构的方法。     

非均匀Doo-Sabin细分曲面的尖锐特征构造

为进一步增强细分技术的特征造型能力,从修改细分规则的角度提出非均匀Doo-Sabin细分曲面的尖锐特征构造方法。根据基于非均匀Doo-Sabin细分方法的曲线插值理论,分析推导了控制网格中特征面细分的几何规则,并对细分极限曲面在特征附近的连续性进行了分析。在节点距大于零、所有面片边数及所有顶点价均小于11的情况下,细分极限曲面具有分片G1连续性。该方法既可以表示具有各种尖锐特征的任意拓扑复杂曲面,所构造的边界、折痕可以为一般二次NURBS曲线,同时还可以借助加权细分精确构造球面、柱面等一些常用二次曲面。     

含多参数的四次广义C-Bézier曲面及其拼接条件

利用空间Φ=span{sint,cost,t2,t1,1}上一组正规B基,构造了一种新的含多形状参数的四次广义C-Bézier曲面。这种曲面不仅保留了传统Bézier曲面的性质,而且具有优良的形状可调性,特别当所有形状参数趋于0时其极限曲面就是四次Bézier曲面。此外,为了解决造型设计中复杂曲面难以用单一曲面表示的问题,进一步研究了该曲面的拼接技术,推导了两相邻四次广义CBézier曲面片间G0和G1光滑拼接的几何条件,并给出了光滑拼接的具体步骤与几何造型实例。     

曲面等行距三维加工方向选择的理论及实验

为探索曲面等行距加工中的走刀方向优选原则,对凹曲面铣削时的二维几何模型进行数学推导,证明了残留高度对横向曲率半径的偏导数为正数,说明凹曲面的残留高度随横向曲率半径的增大而增大。进而可知横向为凹曲线、直线、凸曲线时的加工精度会依次降低。采用等行距法沿纵横两个不同方向铣削相同的马鞍面时,横向为凹曲线的加工的表面粗糙度比横向为凸曲线低。这一结果对选择曲面加工方向具有重要参考价值,尤其适用于小半径曲面半精加工。     

基于三次Bezier曲线的大型薄壁结构随机偏差场分布表征方法

大型薄壁结构产品偏差由成形与加工回弹所致,结构的弱刚性造成每一点偏差对装配质量产生影响,目前仅采用装配区域局部关键测点很难精确描述其随机偏差场分布特征。本文提出一种基于整体结构离散关键点集的随机统计偏差来构建具有随机分布特征的大型薄壁结构空间偏差场的方法。首先给出大型薄壁结构偏差场的定义,研究薄壁结构偏差场的几何连续性和区域分布特点。基于曲面的离散点求解理想零件的曲面形状参数,采用三阶Bezier曲线拟合零件曲面的参数方程。根据Bezier曲线良好的控制性,将曲线控制点作为决定零件曲面形状的关键点,引入偏差的统计特征,利用曲面上关键点的偏差信息调整零件的表面形状,构造了具有不同初始偏差的零件整体偏差场。以贮箱的瓜瓣为例进行了零件偏差场表征的案例分析,并验证了该方法的合理性和可行性。     

基于消失点列的大幅面瓷砖几何形状测量方法

由于消失点或消失直线蕴含了一组平行直线或一组平行平面的方向信息,同一平面上的所有直线对应的消失点共线于该平面的消失直线。本文针对大幅面瓷砖几何形状的测量问题,从机器视觉新角度提出基于消失点列的测量方法,实现了瓷砖几何形状的非接触式测量。该方法无需专门设计光学成像系统,也无需校准或者3D重建,仅需单相机采集一幅瓷砖的图像即可对其几何形状进行测量,避免了使用多个相机采集图像导致不同步的问题,提高了测量精度。该方法相比于传统瓷砖尺寸测量方法操作步骤更简便,算法简单,有效解决了瓷砖被部分遮挡时无法测量的限制。     

一超高精度及齿轮检测的完美解决方案

在计量科学领域，人们根据被测对象几何形状的复杂程度，将工业领域中的测量问题分为箱体类工件测量和具有复杂几何形状工件测量。所谓箱体类工件是指那些由基本几何元素（点、线、面、圆、圆柱、圆锥、球）组成的几何工件，包括齿轮箱工件、发动机箱体、机床加工部件和由简单的自由形状曲面组成的冲压模、铸模、玻壳工件等。与箱体类工件相对应的是复杂几何形状工件，这类工件主要由具有明确数学定义的复杂曲线曲面构成，例如各种类型的齿轮、齿轮加工刀具、凸轮轴、配对螺旋压缩机转子部件、蜗杆蜗轮、步进齿轮等。     

基于数控高次曲线插补的研究与应用

数控机床加工的零件轮廓一般由直线、圆弧组成,也有一些非圆曲线轮廓例如高次曲线、列表曲线、列表曲面等,但都可以用直线或圆弧去逼近。本文主要论述了插补算法对数控系统的影响和插补算法的工作流程,并对高次曲线的插补原理进行分析与研究,最后推导出高次曲线插补的递推公式,绘制插补逻辑图,其递推公式和插补逻辑图同样适用于其它高次曲线。     

用SIEMENS 802D系统编制倾斜椭圆和双曲线轨迹的车削程序

数控机床加工的零件轮廓一般由直线、圆弧组成,也有一些非圆曲线轮廓如高次曲线、列表曲线、列表曲面等,但都可用直线或圆弧去逼近。通过插补算法对数控系统的影响和插补算法的工作流程,对高次曲线的插补原理进行分析与研究,可以推导出高次曲线插补的递推公式,绘制插补逻辑图,其递推公式和插补逻辑图同样适用于其它高次曲线。     

叶片导流式组合造型双NURBS曲线插补数控加工

针对不能用解析法定义的轴流式叶片的复杂曲面,按导流方向将其划分成多张流向一致的曲面,采用双NURBS曲线插补方式,克服了传统数控系统直线、圆弧插补的局限性。以叶片旋转轴线和法兰端面作为定位基准,在五轴数控龙门铣床上采用焊接拉耳、千斤顶和拉杆拉压夹紧工件,运用"3+2"五轴联动、按导流方向走刀的数控加工方法。结果表明,加工出的叶片曲面几何形状精度显著提高,颠覆了"砂型铸造、砂轮铲磨、立体样板检测"的传统加工方法,生产效率提高了5倍以上。     

基于流曲线的旋转曲面的生成和形状调整

流曲线曲面造型是一种自由曲线曲面造型技术,尝试用这种方法生成旋转曲面。流曲线是用切矢的积分表示的曲线,据此给定旋转轴、母线上的一个定点和其上相对位置上的一组有序切矢,将母线视为流曲线,研究了生成旋转曲面的理论与方法,讨论了调整流曲线的参数如积分区间和流曲线的长,对旋转曲面形状的影响,并给出了实例。研究表明这种生成旋转曲面的方法简便、可行,能够通过改变参数在一定程度上调整旋转曲面的形状,未来可以将其推广应用于CAD软件和计算机动画中。     

基于曲线约束的鞋楦曲面变形技术

在基于曲线长度约束的曲面变形设计方面,提出基于局部变换的约束变形算法,并与鞋楦曲面的编辑设计相结合,解决个性化鞋楦设计中的变形问题。其主要思想方法是对曲面的每一个曲线约束构造局部变换,以满足约束曲线的变形要求,再通过曲面的重新全局参数化,将约束曲线处的局部变换扩散到整个曲面。此约束变形方法与曲面的表示无关,没有采用能量优化方法来解,可以精确满足约束曲线的长度要求,算法简单高效,适用于实时编辑。