柔性工装系统多点定位的自适应优化

针对飞行器大型薄壁件加工的技术难点,开发了基于机器人操作的智能柔性工艺装备系统。通过分析系统结构和运行原理,建立了数学模型,提出了多点定位的自适应优化方法。该方法根据给定的加工轨迹,自适应地调整柔性工装系统的定位/支承分布,保证总体加工变形趋近最小。实例验证表明,该方法可以使柔性工装系统的支承分布处于最优状态,实现对系统资源的最佳利用,满足飞行器大型薄壁件的高速高精度加工需求。     

飞行器薄壁件柔性工装定位/支承阵列优化自生成研究

针对开发飞行器大型薄壁件柔性工艺装备系统的需求,对该类新型工装系统运行模式的优化生成问题进行了研究。通过分析系统结构和运行原理建立了系统模型,并根据自生成原理,提出了系统运行模式的优化自生成方法。该方法基于工件自身信息和加工过程自身信息,通过有限元分析与遗传算法相结合的自寻优途径,经过不断自身进化,实现定位/支承阵列的全局优化,克服了传统方法通过外部指令,由操作人员根据经验调整系统运行模式而存在的问题。实例验证表明,该方法可使柔性工装系统中定位/支承阵列布局的拓扑形态和分布密度处于最优状态,从而使系统资源得到最佳利用,为柔性工艺装备系统的高质高效运行奠定了基础。     

基于阵列式工装的薄壁曲面件定位方法研究

为了满足航空航天、汽车等行业的发展需求,解决传统的薄壁曲面件加工定位工装适应性差、成本高等问题,提出了基于包围盒迭代方法的点阵式薄壁曲面件柔性加工定位方法,利用包围盒及包围盒迭代方法实现了薄壁曲面件的预定位和精定位.计算实例表明,所提出的方法是可行的,可有效解决薄壁曲面件定位过程中所涉及的数学模型建立、变换矩阵求解等问题,为解决薄壁曲面件加工过程的定位问题提供了一种新的思路.     

基于UG的薄壁曲面零件数控加工

结合UG软件在CAD/CAM技术方面的优势,以某汽车钥匙外壳为研究对象,研究了在三轴机床工艺范围内薄壁曲面零件的数控加工。在此基础上,分析了铣削加工方案,确定了详细的加工参数,设计了合理的工艺支承,解决了零件不易定位和夹紧难题,生成了多种刀具路径,通过零件仿真加工验证了方案的可行性。结果表明:通过UG软件的实际应用,保证了薄壁曲面零件的加工质量和效率,可为同类产品的数控铣削提供一定的参考。     

分段沉积/雕铣成形的工艺规划研究

分段沉积/雕铣成形技术是快速原型结合传统加工方法的一种新的工艺,兼有快速原型的高柔性和传统加工的高精度.对分段沉积/雕铣成形技术中零件的分段、薄壁件的加工、尖角的加工、曲面的加工等一些特殊工艺进行合理的工艺规划,提出解决措施.     

飞行器柔性工艺装备的机器人协调操作技术研究

针对开发飞行器柔性工艺装备的需要,对支撑阵列驱动方法进行了研究,提出了一种采用机器人协调操作技术来实现支撑阵列X、Y坐标定位的方案。针对双机器人同步运动控制,采用交叉耦合控制算法,对双机器人之间同步误差进行实时补偿。此外,鉴于双机器人工作区域存在重叠区,提出了一种通过调整速度分布来实现双机器人避碰的方法。实验表明,采用的交叉耦合控制算法和避碰算法在双机器人协调工作中取得了良好效果,保证了飞行器柔性工艺装备支撑阵列较高的定位精度。     

柔性真空吸附夹具的设计与研究

为了满足飞机、汽车等行业制造自动化的需求,解决薄壁曲面件传统加工定位方法中自动化程度低、生产效率低、成本高、质量不稳定等缺陷,提出了基于真空吸附的多点阵柔性工装方法。设计了一套基于真空发生器的真空回路,并对三坐标柔性立柱的机械结构进行了设计,运用ANSYS软件对柔性立柱强度和刚度进行了校核,完成了一套用于薄壁曲面件的柔性工装系统。结果表明该设计满足要求,系统能有效提高制造柔性,为解决传统定位方法的缺陷提供了一种思路。     

薄壁铝合金检具加工柔性工装夹具的设计

本文根据汽车主模型检具曲面薄壁件在铣削加工中的工装特点,结合工装夹具的理论和柔性夹具的设计要求,设计了用于不同尺寸,不同曲率薄壁件切削加工的柔性工装夹具。阐述了柔性工装夹具的使用方式,针对杆件的支承稳定性制定了夹具的高度规格。最后介绍了夹具在实际应用中的计算机控制系统部分。     

飞行器大型薄壁件制造的柔性工装技术

在飞行器大型薄壁件制作工艺中,柔性工艺装备系统对整个系统运行与优化起着非常关键的作用。从飞行器大型薄壁件制造工艺现状出发,介绍国内外制造工程发展现状,并以此为基础深入研究飞行器大型薄壁件制造柔性工装技术应用策略,期望能够为行业有关人士提供可操作性较强的建议,促进整个行业快速发展和提高。     

分段沉积/雕铣成型的工艺规划

分段沉积/雕铣成型技术是快速原形结合传统加工方法的一种新的工艺,兼有快速原形的高柔性和传统加工的高精度。本文就分段沉积/雕铣成型技术中零件的分段、薄壁件的加工、尖角的加工、曲面的加工等一些特殊工艺进行合理的工艺规划,提出解决措施。     

基于自适应采样的曲面加工误差 在机测量方法

基于模具在机测量的自适应采样结果,提出一种新的获取自由曲面加工误差的方法。该方法首先基于自适应采样获取加工曲面上少量测点的坐标数据,利用NURBS曲面重构来拟合加工曲面;然后基于广义牛顿法计算重构的实际曲面和理论曲面的法向距离,获得自由曲面的加工误差,并对实验加工的模具模型曲面的轮廓度误差进行分析。实验结果表明,基于自适应采样的加工曲面重构方法能够在机测量且有效地获得自由曲面加工误差。     

激光跟踪扫描曲面测量的自适应算法研究

针对自由曲面壳体的测量问题,研究了非接触测量时激光束跟踪测量高精度自由曲面壳体的一种自适应测量算法。从测量速度和精度两方面考虑,提出采用圆弧切线外插算法控制激光束跟踪扫描,实现曲面的自适应跟踪测量。采用该算法在三坐标测量机上用激光束跟踪快速扫描测量电力安全帽实物样件,并对其进行实物原型的数字化处理,完成了电力安全帽反求工程测量任务。测量实验表明采用该算法跟踪和测量精度高,测量速度快。     

基于三坐标测量机的空间自由曲面非接触测量技术的研究

提出一种自由曲面的非接触自动测量方法。测量系统由三坐标测量机、ＰＨ１０回转体和激光三角测头组成。ＰＨ１０回转体带动激光测头回转实现对空间任意自由曲面的测量。利用激光测头在工作距离之外无信号输出这一特点进行曲面边缘提取,基于边界曲线在空间内均匀划分扫描网格,采取仿形跟踪措施实现测头的跟踪。实验证明该系统能自动完整快速测量四边曲面,测量精度优于６０μｍ。     

虚拟轴混联机床研抛模具自由曲面的分片规划

采用虚拟轴混联机床进行模具自由曲面的精加工,为了提高模具自由曲面的研抛精度和效率,论述自由曲面的分片抛光方法。根据计算机图形信息构造特点,将自由曲面划分为一系列曲面信息与工艺特征相同或相似的曲面片族,相似的曲面片族采用相同的工具和相近的工艺参数进行研抛加工。通过理论计算和仿真验证,此方法能够提高研抛效率。     

自由曲面磁流变抛光最佳压力场获取方法

针对自由曲面光学元件面形较复杂的特点,文中提出了一种磁流变抛光最佳的压力场获取方法.首先通过对磁流变抛光自由曲面光学元件抛光区域的压力场进行分析,得到压力场影响因素;其次,结合压力场影响因素,基于几何相贯理论建立压力场量化形态学评价方法;然后,基于自由曲面的几何模型,将该方法分别用于平面、不同曲率的球面和自由曲面,进行...     

基于三角剖分的曲面变形

介绍一种三维空间中基于散乱数据点三角剖分的自由变形技术。运用Voronoi图和Delaunay三角剖分,将待变形曲面上的点(作用点)用控制顶点线性表示出来,移动控制顶点使作用点发生位移,从而使曲面的形状发生局部的改变。这种方法改进了诸如自由变形(FFD)、直接自由变形(DFFD)和扩展自由变形(EFFD)等传统曲面变形技术在局部变形上的应用。     

Development and Polishing Process of a Mobile Robot Finishing Large Mold Surface

□ A novel self-determination polishing robot finishing large mold free-form surface is developed, and the finishing process method is researched. Contrary to traditional approaches, our premise is that a large mold surface can be polished by using a small robot. This robot system is mainly composed of a polishing robot part, a computer system and a visual positioning system. A type of robot with four uniform distribution wheels was designed, which has two driving wheels and two driven wheels. Active compliant control of the polishing tool was provided by a pneumatic servo system, and a new special compliant abrasive tool was proposed on the basis of robot characteristics. The process planning steps consisted of subdividing the free-form surface, choosing an abrasive tool, planning the polishing path and optimizing machining parameters. Based on the orthogonal experiment and the grey relational analysis method, the optimal parameter combination was obtained for polishing force, tool speed and feed rate. Aiming to polishing times, the surface roughness method and polishing efficiency method were studied in detail. The polishing experiments were carried out in the robot using process parameters obtained by the efficiency method. These research results provided significant theory foundation and experimental data for a mobile robot planning polishing to realize intelligible process parameter selection.     

Fast and Flexible Non-Null Testing of Aspheres and Free-Form Surfaces with the Tilted-Wave-Interferometer

The Tilted-Wave-Interferometer (TWI) is a non-null, full-field interferometric measuring technique for aspheric and free-form surfaces with a new degree of flexibility. The interferometer uses a set of tilted wavefronts to locally compensate the deviation of the surface under test from its spherical form. Since it is a non-null technique, there is no need for costly compensation optics. The measurement data acquisition is highly parallelized, leading to a short measurement time in the region of few seconds, by simultaneously achieving a high lateral resolution. The unique combination of these characteristics makes the TWI a perfect candidate for the integration into the process chain of aspheric and free-form surface manufacturing.     

自由曲面数控加工刀具轨迹映射算法

对自由曲面的数控加工,寻求最优的刀具轨迹生成方法至关重要。本文基于开源3D库Open CASCADE(OCC)和编程开发环境Microsoft Visual Studio 2010(VS2010),应用B样条表达的自由曲面,采用“投影法”思想,研究“重用已有相似刀具路径”方法,提出了处理自由曲面的NC刀具轨迹映射算法。为了验证算法的有效性和可行性,实验建立5类自由曲面,启动设计的轨迹映射算法,输出曲面的NC加工轨迹质量可以满足设计要求,实现了刀具轨迹的重用。     

A simplified mathematical model development for the design of free-form cathode surface in electrochemical machining

High-performance machining of free-form surfaces is highly critical in automotive, aerospace, and die–mold manufacturing industries. Therefore, electrochemical machining (ECM) process has been used in such cases in that sense. The most important challenges of using ECM process are the lack of accuracy and difficulty in designing proper machining tool (cathode) surfaces. In this article, a simplified mathematical model is presented to obtain a cathode surface for ECM of free-form surfaces which have high curvatures. In this theoretical approach, the finite-element method (FEM) is used to solve the 3-D Laplace equation and to determine the potential distribution between the anode (workpiece) and cathode (tool) surfaces. A compact and simple program was developed to obtain a proper cathode surface that only requires some nodal coordinates on the anode surface and boundary conditions. In this work, a trial cathode surface is constructed for a given gap distance. For the determined ECM parameters, cathode shape that satisfies the boundary conditions is obtained for the 45^th layer. The results are compared with the literature and ANSYS Workbench for verification. The developed theoretical approach benefits simpler and faster FEM solutions, accurate cathode surface, and consequently correct form of machined surface.