自由曲面设计及刀具路径生成技术的研究

提出了一种采用运动学中空间位移的方法,基于可变形NURBS（D－NURBS）自由曲线构造数控加工中刀具扫描体曲面的CAD模型,使原来的几何曲线曲面具有物理曲面的特性,这样就允许设计人员以自然的、可预测的方法运用许多基于力的工具进行交互式造型,直接设计型面,所得曲面易满足所使用的特殊的数控加工机床的运动和力学限制,同时得到了自由曲面数控加工的刀具路径设计的新方法,该方法将运动学、计算机辅助几何设计与CAD／CAM技术结合起来,为并行几何形状设计和制造提供了基础。     

自由曲面几何仿真与非线性误差分析

针对自由曲面数控加工中的加工误差问题，通过分析各种 铣刀的几何特征，归纳出一种用参数表示的通用铣刀模型，并以通用铣刀模型为基础，结合自由曲面的包络法数控加工原理，给出了一种基于啮合基本定理的点接触包络加工表面的几何仿真算法.利用几何仿真的计算结果，分析自由曲面加工中的法向误差，该仿真算法把复杂的仿真问题转化成了非线性方程组的求解问题，从而使仿真过程得到简化，对于提高数控编程精度具有重要意义.并以截面包络法数控加工曲面为例，分析了曲面加工精度，验证了该仿真算法.     

基于参数化模型的船用螺旋桨的数控加工

为实现螺旋桨的参数化设计及数控加工,根据螺旋桨桨叶的几何结构和成型原理建立桨叶曲面的参数化数学方程;分析螺旋桨的加工工艺,基于桨叶参数化数学方程计算五轴加工螺旋桨的刀位点和刀轴矢量,并通过后置处理将刀位信息转化为机床运动,得到数控加工程序,在Vericut中进行螺旋桨数控加工仿真。结果表明:基于参数化方程的设计方法提高了桨叶曲面的设计效率和准确性;加工仿真结果验证了刀具路径和数控程序的可行性,满足螺旋桨的加工要求;基于桨叶参数化数学模型可以自动生成数控程序,提高螺旋桨的数控编程效率和加工精度。     

自由曲面五轴数控加工刀具定位研究

本文为五轴数控机床曲面数控加工刀具位置和方向的确定提出了一种新方法。此方法利用局部曲面曲率和刀具几何形状进行分析。基于这些局部属性的匹配来选择最佳刀具轴向以清除加工过切误差或控制误差在指定公差范围内。     

基于加工文件的复杂曲面反求研究

提出了一种基于数控加工文件代码进行曲面反求的方法.利用数控程序提取机床刀具运动轨迹的三坐标数值,对三坐标数值进行数据处理;建立了刀具运动轨迹的点云文件,通过点云数据文件求取刀具中心的轨迹曲面;根据使用刀具的半径,偏置刀具包络面获得工件型面.采用计算机辅助设计技术,同时结合计算机编程进行加工代码处理,最终实现了在一定精度...     

电火花铣削自动编程系统中自由曲面及电极运动轨迹的显示

在数控加工自动编程系统中,加工对象和刀具运动轨迹的三维显示是检验计算结果和数控代码正确与否的重要手段．介绍了利用计算机图形学中的平行投影和旋转变换进行形体三维显示的几何原理．在开发的数控电火花铣削加工自动编程系统中,实现了Ｂ样条描述的自由曲面及其加工中电极运动轨迹的三维显示、旋转、移动和缩放等功能．     

大型叶片五轴联加工的几何误差控制

误差控制和减少加工误差是大型叶片曲面类零件五轴联动数控加工中的重要任务之一.本文基于分析和建立加工曲面的型面几何偏差与加工刀位规划参数的关系,提出几何误差的控制方法.基于刀具与工件的五维包络运动分析,对五轴联动加工中影响较大的的非线性误差进行较为严格的计算,提出自适应步长方法以有效控制刀触点轨迹误差.对五轴联动加工中的残余高度误差进行较为严格的分析,并提出有效控制几何误差的方法和措施.文中的方法结合CAM软件进行刀位轨迹计算,已成功地用于大型轴流式和混流式水轮机叶片五轴联动数控加工中,在满足精度要求下,加工叶片的效率有明显的提高,表明提出的方法和措施能有效控制大型塑曲面加工的几何误差.     

基于UG的叶片专用数控加工软件

为了提高叶片零件设计及加工效率,开发出一套基于图形化编程技术的叶片专用数控加工软件.针对专用数控加工软件开发周期长、工作量大的特点,提出了在UG软件CAD/CAM模块基础上使用UG/OpenAPI函数开发叶片专用数控加工软件的方法.开发的叶片专用数控加工软件以数据库为核心,分为叶片CAD和叶片CAM两个部分.在叶片CAD模块中实现了叶片零件三维参数化设计.在叶片CAM模块中解决了叶片零件加工刀具轨迹生成及数控加工代码生成问题.数控加工软件的开发实现了叶片从设计到加工的无缝集成.对提高叶片设计、加工质量和效率及降低叶片生产制造成本有着十分重要的意义.     

基于极坐标投影法的五轴加工刀具路径生成法

针对五轴加工中刀具矢量变化较大且易产生干涉的问题,提出了基于极坐标投影法的五轴加工刀具路径生成法。利用微分几何理论计算得自由曲面的法矢、主曲率及其极值,利用极坐标投影法获得刀轴矢量,并求得可能的干涉区域;应用等距偏移曲面法计算出曲面数控精加工刀位数据,并通过控制切削残留高度的方法求得切削行距。结果表明,极坐标投影法可以得到无干涉的五轴加工刀位数据,并可以获得均匀变化的刀轴矢量。     

航空发动机复杂曲面零件数控加工刀具轨迹规划研究分析

整体叶盘等复杂曲面零件是航空发动机中的核心零件,其数控加工技术中的关键是刀具轨迹的规划技术.本文针对当今国内外复杂曲面的数控加工刀具轨迹规划的研究现状和发展进行了分析.主要对复杂曲面数控加工中三种主要刀具的轨迹规划进行了对比分析,并对刀具轨迹规划中的关键技术进行了分析,包括：轨迹拓扑、轨迹参数、干涉避免和刀轴控制的算法理论和适用特点,并对刀具轨迹规划中的曲线插补和刀具组合方向进行了分析和展望,为后续研究提升零件数控加工效率和质量打下了基础.     

Digital Design and Manufacture of Spatial Cams

1 Introduction Since spatial cam mechanisms have excellent kinematic and dynamic characteristics ,they are widely usedinmany types of automatic machines such as automatic assembly machinery, machine tools ,printing presses ,in-ternal combustionengines andtextile machines[1].The excellent dynamic and dynamic characteristics of the spa-tial cam mechanisms are ensured by the precise contour surfaces ,therefore the elements of spatial cam mecha-nisms must have higher machining accuracy.As a practi…     

基于模糊推理的自由平面曲线的精加工刀位点生成

新产品设计或单件仿制需要逆求工程。模拟产品逆求工程,由AutoCAD软件设计生产复杂的自由平面曲线,人工进行数据任意提取,提取的数据杂乱、庞大。利用模糊推理的算法,根据加工精度要求,对大量的数据进行筛选、规整,形成一个由规则的离散点描述的自由曲线。根据这些点生成数控刀具加工路径的刀位点。     

钢结构设计中复杂曲面的计算机展开

在钢结构设计和制作中,常常会遇到曲面展开的问题,常规的手工展开方法精确度不高却耗时较高。介绍一种简洁实用的展开方法,使用普通的AutoCAD建模技术,配合Projector开发程序,可对一些复杂的钢结构构件进行表面展开,计算并保存有关数据,不仅可以提高设计效率,其精度可以满足机床加工的需要,是当前计算机辅助设计与制造中的一种实际工艺手段。     

数控加工仿真系统与CAD/CAM软件联机应用的方法

数控加工仿真系统对CAD/CAM一体化软件的深入学习以及数控机床操作培训有重要的意义。文章以一个实例的联机应用为主线,介绍零件的三维实体造型设计与数控加工操作仿真的过程,阐述了仿真系统与CAD/CAM系统的联机方法。     

基于数控加工CAD/CAPP/CAM集成系统中的图形数据库开发

为解决数控加工CAD/CAPP/CAM系统中零件设计和制造的信息处理与传递问题,将零件按结构分类并将同类零件的设计和制造信息定义为设计特征、管理特征、工艺特征,借助CAD/CAM软件二次开发平台,采用交互式参数化设计方法进行特征识别来构造零件设计模型、管理模型、数控加工模型,从而建立CAD/CAPP/CAM系统关键的同类零件图形数据库.     

面向并联机床的CAD/CAM集成系统

为了解决并联机床的数控加工编程问题,实现并联机床对复杂曲面零件的数控加工,推动并联机床的产业化和实用化,开发了面向5-UPS/PRPU并联机床的CAD/CAM集成系统。提出了该集成系统的总体结构,并对系统软件进行了模块划分,阐述了各模块的功能和实现方法。该集成系统以结构化、模块化和开放式为设计思想,覆盖了并联机床数控化亟待解决的关键问题。面向5-UPS/PRPU并联机床的CAD/CAM集成系统在机床样机上的实践结果表明,采用该系统可以实现并联机床对复杂曲面的数控加工,具有很强的工程实用性。     

等基圆锥齿轮加工刀具轨迹的研究

利用计算机模拟数控加工等基圆锥齿轮，分析走刀轨迹，给出刀具和轮坯的相对运动关系数学模型．在实验室按照上述理论模型控制刀具轨迹进行实际加工，与计算机模拟加工结果相吻合，充分证明该理论模型的正确性．该方法可用于数控编程进行实际加工，它对完善这种新型齿轮加工技术具有重要意义．     

数控磨床磨削运动精度分析与控制方法的理论研究

在大中型工件的精密磨削过程中,数控磨床的运动精度是影响工件几何形状误差的重要因数．运用多 体系统运动学理论,建立了计及误差的数控磨床运动方程,揭示出保证精密磨削过程得以实现的机械系统运动 本质,并以此为基础,提出适合精密磨削运动控制的数控指令生成方法．     

辊切刀刃三维造型设计及计算机仿真加工

分析了滚切刀刃轨迹平面设计与空间轨迹的对应关系, 给出了平面展开图刀具轨迹曲线的数据处理方法及二维曲线数据向圆柱面上转换的三维数据处理方法;实现了圆柱面上非规则曲线空间轨迹三维造型计算机辅助设计。在此基础上, 进一步研究了滚切刀刃实体的成型特征, 生成刀刃轨迹实体曲面模型的方法, 并用参数线加工方法进行了计算机仿真加工。为在数控机床上进行生产加工准备了基础数据。     

基于k-均值聚类算法的模具型腔曲面分片加工研究

为了提高复杂曲面的加工效率,解决编程人员凭经验分片导致加工特征遗漏和区域参数不合理的问题,提出了一种基于k-均值聚类的模具型腔曲面分片方法.首先,将型腔曲面根据曲面加工特点进行分类;然后,根据k-均值聚类分析原理,将型腔曲面上加工特性相似且相邻的点归集到一个加工区域内;进而,型腔曲面被分割成若干具有不同加工特性的曲面片;最后,针对每个曲面片的特性规划刀具路径实施分片加工,将接刀痕迹控制在曲面片的交接处,以达到提高效率及加工表面质量的目的.结果表明,此方法能明显减少加工轨迹的长度,提高加工的效率及质量.