虚拟环境下并联机床的参数化建模与干涉校验

以Stewart型并联机床为对象，在虚拟环境下进行了样机零部件的参数化设计和装配。通过分析并联机床工作空间，建立了描述样机不发生干涉工作空间的新的数学模型，实现了工作空间计算的参数化和三维仿真。研究了刀具运动轨迹的快速干涉校验和机床加工运动过程的适时三维动态仿真。     

一种新型4自由度并联机床构型设计与运动学分析

提出了一种能实现沿y轴、z轴移动和绕x轴、y轴转动的新型4自由度部分解耦并联机构,将该并联机构辅以能实现主轴x轴移动和x轴转动的动平台,共同组成一种新型并联机床构型;此机床机构特为涡轮叶片加工而设计。对机构进行了运动学分析,得到了运动学方程和雅可比矩阵;使用几何方法对机构的工作空间进行了分析,利用雅可比矩阵证明工作空间没有奇点,并获得了给定任务下的机构执行器所需行程长度。     

并联机床电主轴干涉校验

具有空间复杂曲面加工能力的六轴联动的并联机床 ,动平台倾斜角一般应在左右 ,甚至更大。在动平台中心安装上电主轴后 ,由于动平台倾斜角的原因 ,在并联机床理论工作空间内 ,电主轴与 6根变长驱动杆之间可能会发生干涉 ,而且电主轴尺寸的不同 ,干涉发生范围也不同。本文讨论了电主轴与 6根驱动杆之间干涉计算问题 ,给出了干涉校验计算方法和公式 ,并用MATL AB5 .2软件设计了运行程序 ,这对已制造的并联机床 ,可作干涉校验 ,确定工作空间内电主轴的结构尺寸 ,或根据新的电主轴尺寸重新确定机床工作空间 ;对新的设计 ,先选定电主轴后 ,其尺寸参数 ,可作为干涉约束条件 ,可计算得到无电主轴干涉的并联机床设计参数     

七轴混联机床机构干涉校验算法及工作空间快速校验的研究

在加工具有复杂曲面的工件时,同六轴并联机床相比,七轴混联机床的加工能力有所提高,能够快速加工多个曲面,降低由于多次装夹造成的加工误差,缩短加工时间,有利于充分发挥并联机床的优势。为了避免加工过程中出现干涉碰撞问题,同时确保整个工件都在加工空间内,提出并详细讨论了七轴混联机床的机构干涉校验算法及工作空间快速校验算法。这些算法对混联机床的设计和控制系统的开发有着一定意义。     

3-UPS并联机床动平台的干涉校验分析

以一种3-UPS并联机床为研究对象。主要围绕动平台的各部件分析了在机床运动过程中安装在动平台上的电主轴与各铰链点以及各杆件不发生干涉的条件。并建立了相应的干涉校验判别式。从而为机床的结构设计、实际工作空间的检验以及并联机床运动仿真等提供了一定的理论依据。     

新型五轴混联机床的后置处理与轨迹仿真

为适应我国航空航天大型整体结构件的加工需求,以一种采用三坐标并联动力头的新型五轴混联机床为对象,基于矢量链方法建立了机床工作空间到驱动轴的运动学映射模型,在此基础上开发了机床的后置处理模块和刀具轨迹仿真模块。在后置处理模块中,对计算机辅助制造系统生成的刀位文件在工作空间中插补并进行坐标变换,得到加工程序点集,然后通过调用运动学逆解模块将其转换成驱动轴的运动控制序列,并对进给速度进行校验,以实现对混联机床的五轴控制。所开发的轨迹仿真模块基于运动学正解模型,实现了驱动轴电机位移参数采集、刀具工作空间轨迹显示、刀具运行状态监测。以"S"型试件为例进行了编程与加工实验,初步验证了开发模块的性能。     

一种冗余并联机床静刚度有限元分析与优化设计

为了研究并联机床的静刚度,采用有限元法研究了一台冗余并联机床的静刚度,利用UG建立整机三维模型并倒入ABAQUS建立有限元模型,分析了一台冗余并联机床在不同位姿下的刚度.结果表明,冗余并联机床比非冗余并联机床刚度高,整机x,y向刚度低,z向刚度高.为了提高机床x,y向刚度,提出了两种机床机构的改进方法,为机床的设计和优化提供了依据.     

一种三自由度并联机床的工作空间分析

提出了一种新型三自由度并联机床，该机床具有x、y、z三个方向的平动自由度，运用Pro/E软件对其进行了建模，求得了其运动学反解的封闭形式，运动学反解方程形式简单，易于实时控制，并对该机床的工作空间进行了分析和研究，可以用于指导实际的样机制作。     

六自由度并联平台两种位置逆解方式的分析

六自由并联机械平台由于其高精度高承载能力的特性被广泛应用于精密姿态控制、飞行器模拟、精密数控机床等场合.通过对斜45°并联机械平台的仿真建模,利用位置逆解的原理提出了直接法和间接法两种位置逆解实现方式,分析了平台沿x,y,z轴的平移和绕x,y,z轴的旋转时各电动缸的长度变化,指导了实际应用时逆解方法的选择.     

新型直线/回转式快速刀具伺服装置的设计

基于快速刀具伺服(Fast Tool Servo,简称FTS)的金刚石车削加工技术被认为是一种非常有发展前景的光学自由曲面加工方法,针对目前单自由度FTS加工技术中存在的刀具伺服运动与机床同步问题,以及刀具在x向匀速进给带来的影响,设计了一种新型的直线/回转式FTS装置,采用压电陶瓷驱动柔性铰链实现,能够输出z向的线性位移和绕y轴摆动,用于调节刀具在x向和z向的位置,使刀具的伺服运动与机床运动完全同步,并实现自由曲面的变进给车削加工,可提高加工精度以及改善被加工表面质量。根据应用的实际情况,详细分析了FTS设计要求,并对设计的柔性铰链结构进行了有限元分析,结果表明该结构在内应力和共振频率方面满足应用的要求,可用于光学自由曲面的车削加工。     

工作空间分区的机器人非概率可靠性标定方法研究

全工作空间域的高精度定位是超大工作空间机器人实现全范围精密作业的关键。本文以提高机器人全工作空间域内参数标定的可靠性和空间适应性为目标,研究机器人自身诸多不确定性的非概率量化方法,分析不确定性参数在不同工作空间域对机器人末端定位精度的影响差异,依据定位精度非概率可靠度指标对全工作空间域分区,提出一种在工作空间分区框架下对机器人进行非概率可靠性标定的方法。实例表明,分区标定补偿后,x、y、z三个方向的误差区间的下界和上界平均值分别下降了40.16%、59.36%和59.08%、40.87%以及54.24%、33.98%,且补偿后的机器人响应速度快,运动过程中波动小,证明了本文方法在缩小全工作域内末端误差范围,提升机器人的绝对定位精度及标定的空间适应性方面的有效性。     

Apply fuzzy interpolation method to calibrate parallel machine tools

A novel and efficient fuzzy interpolation method is proposed to simplify the calibration process for parallel machine tools (PMTs). Either inverse or forward kinematic models must be used in the traditional PMT calibration methods to perform the identification and compensation of the pose errors for PMTs, which made the calibration process time consuming and inefficient in real applications. Instead of using a model, the proposed method presents a modeless technique combined with the fuzzy interpolation method to obtain high calibration accuracies when a small workspace is adopted. This new approach can significantly reduce the complex in traditional PMT calibration processes and greatly simplify the calibration procedures.     

新型并联机床工件坐标系定位的研究

建立了5-UPS/PRPU并联机床机构的雅可比矩阵。在此基础上,得到了3个影响机床机构灵巧度的指标,即条件数、最小奇异值、可操作性。通过对这3个并联机床灵巧度评价指标进行分析,定义了两个灵巧度的综合评价指标——综合灵巧度系数和综合灵巧度。把5-UPS/PRPU并联机床工件坐标系的定位问题归结为在满足工作空间前提下,对刀位文件综合灵巧度的优化,对这个非线性优化问题进行了求解,得到定位矢量,并结合一个曲面定位的具体实例,给出了算法验证。     

六自由度并联机器人活动空间求解中的干涉分析

研究了求解六自由度并联机器人的活动空间时所涉及的干涉问题。所谓活动空间的边界点 ,实际上是使腿长在限定范围之内 ,且各腿不产生干涉时 ,刀具刀尖在某一方向上所能达到的最远点。所以 ,研究干涉问题对于活动空间的求解具有很重要的意义。分析了可能产生干涉的情况 ,并详细讨论了干涉危险点的问题 ,不但使编程简单 ,而且计算时间也大大减少。突破了以往按两杆轴线的公法线同两杆轴线的两个交点是在两杆线段之内或是之外的各种情况来判断是否干涉的传统方法 ,得出了一种非常简单的判断算法     

面尺法求解哥古猜想解答

哥德巴赫猜想与古叶猜想合成哥古猜想（Goldbach-Guye’s Conjecture）：任何一个非零偶数（z）,都可表达为两个素数（y及x）之＂和＂或＂差＂;即有z＋=y＋x,或有z-=y-x。当知z＋或z-时,如何求解y及x配偶成副呢？文章介绍了求解哥古猜想解答的一种面尺法（利用‘定尺’与‘动尺’间的相对位移）,并按参考文献[8]的‘提示’提出了改进措施,使缩尺法更趋完善。     

并联机床运动学自标定方法研究

以Stewart型并联机床为对象,研究一种能实现自标定的运动学标定方法,以提高标定效率.在建立两点之间距离误差的基础上,采用哑铃型球杆作为标准的检测量具,并以此建立机床结构参数误差与球杆标准长度之间的误差传递模型.提出了数据自动采集的方案,开发了专用标定软件,实现了数据采集、数据分析处理和机床结构参数补偿的集成.基于提出的方法,利用测头、球杆和为标定而开发的软件,作为加工叶片的Stewart型六自由度并联机床标定的工具.经两次标定,在机床工作空间内,并联机床的运动学定位误差控制在±0.02 mm以内.     

五轴NC加工干涉检查与避免算法研究

利用刀具刃口回转面在两刀位点间运动形成的包络面方程与CAD模型面求交来实现五轴NC加工中干涉的判断与检验，依据检验结果对干涉进行处理，从而避免实际加工时干涉的发生。该方法考虑了刀具运动路径上全部刀位点的刀具与工件的位置关系，因而能够实现刀位轨迹全过程的干涉检验，避免了加工时对局部型面的破坏，有利于改善加工零件的表面质量。实际计算验证了该方法的可行性和实用性，具有一定的理论和实际意义。     

面向新型并联机床的NURBS曲面直接插补算法研究

提出了以四自由度空间并联机构作为主进给机构 ,辅以双向移动工作台实现多坐标数控加工的一种新型并联机床的配置方案。推导了并联机床位置、速度逆解模型 ,设计了面向该并联机床的CNC系统方案。构造了由刀具轨迹计算、位置与速度逆解模型和PVT细插补模式相结合的NURBS曲面直接插补算法 ,并讨论了CNC系统方案实施中的关键技术     

并联机床的灵巧度评价指标及其应用

研究了并联机床的灵巧度评价指标及其在实际加工中的应用。介绍了一种新型的五自由度并联机床,该机床机构具有五个驱动分支和一个约束分支,可以实现三维移动和二维转动。建立了该机床机构的雅可比矩阵,得到了三个影响机床机构灵巧度的指标,即条件数、最小奇异值、可操作性;并通过对这三个并联机床灵巧度评价指标进行分析,定义了两个灵巧度的综合评价指标-综合灵巧度系数和综合灵巧度,分别作为评价不同位形下灵巧度和整个刀位文件灵巧度的指标。最后,介绍了在实际加工中对不同加工轨迹的灵巧度进行综合评价的方法。实验结果表明:机床实际加工100平面圆,对各向同性有较高要求时的最优加工轨迹为z=650 mm,保证了机床加工过程中应具有良好运动和动力学性能的要求。