复杂螺旋面加工中刀具干涉检查算法研究

针对复杂螺旋面数控加工中的刀具干涉问题进行了研究，利用最小有向距离理论，将刀具干涉检查问题转化为求取目标函数的全局最优值问题，利用遗传算法实现问题的全局寻优．通过对螺杆钻具加工实验，验证该算法的可行性与有效性。     

基于遗传算法的无干涉刀位轨迹计算

无干涉刀位轨迹的生成是复杂曲面数控加工编程中的核心问题.以最小有向距离原理为基础，通过对遗传算法进行改进，采用实数编码，引入局部最优徘徊策略和小生境遗传算法思想，充分发挥其全局寻优的特点，获得无干涉刀位轨迹.将其与局部寻优算法得到的刀位轨迹进行比较，可以确定加工中的欠切区域和欠切削量.该方法不仅可以在数控加工中生成无干涉刀位轨迹，而且可以为后续补充加工提供编程数据，在复杂螺杆数控加工的自动编程系统中应用，稳定可靠，收敛性好，计算效率较高.     

数控加工中刀触点轨迹的连续性及其应用

在分析国内外关于自由曲面数控加工中刀位点轨迹生成算法的基础上,提出了一个关于刀触点轨迹连续性的命题并加以证明,对各种形式的刀具与工件的几何特性进行了分析,阐述了该性质在改进刀位点轨迹算法中的应用方法,通过在“最小有向距离算法”中应用表明,该性质对于提高计算速度和精度方面都具有重要意义。     

基于刀具实际廓形的刀位轨迹计算方法

为解决由于刀具磨损和制造误差对复杂曲面精加工的影响,根据刀具的实际廓形计算刀位轨迹,首先利用机器视觉测量系统检测刀具的廓形,从而获得实际刀具曲面,然后采用自适应等参数法规划加工路径,最后利用最小有向距离原理和曲面空间离散的方法计算刀具曲面和工件曲面的最小有向距离,通过调整刀具位姿,使刀具的刀触点恰好在工件的理论面上,从而得到优化的刀位轨迹。实验表明,采用这种轨迹计算方法编制的数控加工程序能够加工出满足精度要求的曲面。     

异形螺杆加工过程三维动态仿真技术研究

为了避免或减少试切法在实际加工过程中造成的大量人力和物力的浪费，利用三角形图元造型实现了数控机床加工异形螺旋杆的仿真过程，提出了基于定义高度缓冲区的工件表示方法和简化模型，以此为基础建立了刀具与工件曲线的求交算法,以最小有向距离原理为依据提出了仿真加工过程中的干涉判定算法,分析和实验证明了上述两种算法具有良好的时间和空间复杂性.最后，利用C++和OpenGL实现了具有干涉判定功能的三维仿真系统.该系统不仅实现了较快的仿真加工速度,而且其图形具有相当强的真实感,它使整个复杂的螺杆加工过程从参数输入、刀具选择、干涉判定、插补计算、三维仿真到数控程序生成和控制加工完善地结合起来.     

凸螺杆转子旋风铣削技术的研究

为提高凸螺杆的加工效率和加工精度,将具有切削平稳、效率高等特点的传统旋风铣削技术与具有轨迹控制灵活等特点的数控技术相结合,提出了内旋风数控包络铣削螺杆螺旋曲面的新方法.从最小有向距离原理出发,将控制轨迹的计算问题转化为求解距离函数的最小值问题,得出了能准确、快速计算出刀具轨迹的方法,并给出了计算实例.结果表明,采用内旋风数控包络铣削技术可大大提高凸螺杆的加工效率和加工精度.     

周铣加工表面形貌仿真新算法

考虑主轴偏心，基于周铣过程中刀具切削刃上任意点与工件相对运动的轨迹方程和周铣过程几何特征，构造出可以求解周铣加工表面上任意一点形貌高度值的三维表面形貌仿真算法，并给出了相应的仿真算例。该算法无需对刀齿进行微段离散，并且不依赖于工件网格划分，加工表面上任意一点形貌高度值的计算次数等于刀具齿数，具有通用性好、运算速度快、结果准确度高的特点。     

鞋楦数控加工中基于曲面离散生成刀轨的方法

从基于曲面离散点的角度，研究了在鞋楦的数控加工中无干涉刀具轨迹生成的方法。主要处理过程如下：1）鞋楦曲面离散点的获取，将曲面按精度要求离散成点，由这些点阵信息代替曲面信息；2）刀位点的计算，对每一初始刀位点，检查刀具是否与曲面的离散点产生干涉，若产生干涉，就沿刀轴方向退刀来消除干涉；3）对刀位路线进行规划，生成刀具轨迹，由试验结果可知，该算法精度较高，已用于鞋楦的数控加工。     

自由曲面等粗糙度数控加工刀具路径规划

从自由曲面数控加工特点和工程应用需要出发，提出了基于等粗糙度原则的刀具路径规划方法。与其它刀具路径规划方法相比，能够进一步提高零件的加工精度，省去其它后续精加工工序，缩短加工时间，节约加工成本。在计算刀具路径时，将空间点的计算映射到平面参数域内进行，保证了算法的稳定性、可靠性。     

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.     

柱形棒铣刀铣削锥形螺杆的切削形面产生机理

为了采用柱形棒铣刀实现几何形状较复杂部件螺杆挤出副的高精度铣削加工,根据刀具与工件的空间几何关系,利用柱形刀具截面与工件的实际切削点建立数学模型.经过理论分析推导出在开槽和精加工时由柱形棒铣刀所铣削的实际螺旋形面,说明了其为近似倒锥形而非圆柱形,进而提出了由反求计算校正铣刀摆角的方法,并通过实际试切实验验证了理论分析的正确性.该方法可用于实际切削加工前的计算,以正确确定刀具摆角,有效提高锥形螺杆曲面的加工精度和效率.     

6-TPS并联机床曲面加工的刀具姿态能力分析

为了研究6-TPS并联机床曲面加工的刀具姿态能力问题,首先对刀具的切触干涉、外缘干涉以及机床支链杆长极限、支链干涉、铰链约束和奇异位形对刀具姿态的制约进行了分析,得到了相应的约束表达式;其次分析了相邻支链同侧铰链点的布位对支链干涉检验计算量的影响,并从降低运算复杂性的角度提出了确定同侧铰链点间的距离公式. 基于得到的约束表达式及距离公式,给出了确定6-TPS并联机床采用平底刀加工曲面时刀具姿态角许用取值域的有效算法. 该算法可用于曲面加工过程中的刀具姿态控制,以避免曲面的过切现象.     

汽轮机叶片圆环形盘铣刀包络铣削方法

为提高汽轮机叶片的加工效率,缩短汽轮机生产周期,在分析汽轮机叶片曲面构成及其加工方法的基础上,提出了采用圆环形盘铣刀包络铣削汽轮机叶片曲面的新方法.利用定向最小距离原理,对圆环形盘铣刀包络加工刀触点和刀具轨迹进行计算,研究了刀触点的计算模型和计算方法.采用该加工方法后,刀具轨迹行程相对于采用球头铣刀包络加工时有明显缩短,在提高叶片加工效率方面作用明显.研究内容为汽轮机叶片专用数控机床和叶片抛光机的设计提供了理论参考.     

基于压缩体素模型的锥形刀空间扫描体构造新方法及其应用

提出了一种基于压缩体素模型的锥形刀空间扫描体构造新方法,将锥形刀分解为球体和圆锥体部分,分别给出球体和圆锥体空间扫描体构造公式并构造其表面模型,利用R ay Casting方法分别将球体和圆锥体空间扫描体表面模型进行离散,将其分别转化为压缩体素模型,通过布尔并操作生成锥形刀空间扫描体压缩体素模型。该模型采用沿X、Y、Z 3个坐标轴方向相互垂直的D exel模型表示,各个D exel模型之间按体素模型大小均匀分布。刀具空间扫描体模型和仿真工件模型之间的布尔运算转化为D exel模型之间的一维布尔运算,简化了布尔操作并提高了操作速度。通过M arch ing Cubes方法提取数控加工仿真工件表面模型并进行图形显示,提高了显示质量和显示速度,编程人员可从空间任意方向观察和验证仿真结果。该方法在《基于压缩体素模型的五坐标数控加工仿真系统》中得到了应用,克服了现有五坐标数控加工仿真方法和商品化软件系统的不足。     

改进粒子群算法及其在共形相控阵综合中的应用

在常规粒子群算法的基础上,通过引入新的速度更新算子、自适应边界控制算子和全局最优粒子扰动算子等操作,提出一种改进粒子群优化算法(IPSO); 并将该算法与简单二次插值算法相结合,克服了收敛速度慢,早熟及局部收敛等缺陷．进一步在对球面共形相控阵方向图综合时,引入了修正的波恩斯坦多项式以减少优化的变量,能够有效地加快算法的收敛速度．与常规粒子群算法和遗传算法的比较结果表明,该算法的局部搜索能力和全局搜索能力都有了很大程度的改善,从而证明了该方法在天线阵列综合中的有效性．     

电力系统机组优化组合的改进遗传算法

将遗传算法应用于电力系统机组优化组合计算.基于对遗传算法基本原理的研究,并结合机组组合问题的特点,设计了一套新颖的遗传操作.算例仿真表明:改进后的遗传算法不仅较好地处理了电力系统机组优化组合的各种约束条件,而且改善了算法的收敛性,提高了计算速度和精度,证明了该方法的正确性和有效性.     

螺纹切削过程建模中有关参数的确定方法

目的　为了建立螺纹切削过程的数学模型 ,研究用复杂形状刀具加工复杂形状工件时 ,刀具和工件的描述方法以及切削层参数和形状的记录方法 .方法　用将复杂形状刀具工作表面和工件的被加工表面离散化的方法来记录刀具、工件形状以及工件形状的变化过程 .结果和结论　作者提出的离散化思路在工件弹性变形不大时 ,不仅适用于螺纹切削过程的数学建模 ,亦适用于其它复杂形状刀具加工简单形状工件和用简单形状刀具加工复杂形状工件时的数学建模