三轴与五轴数控渐进复合成形轨迹规划

综合考虑挤压工具对待成形件曲面的可接近性和数控渐进成形效率,提出了三轴与五轴数控渐进复合成形策略及其成形轨迹规划方法。通过识别待成形件STL模型的三角面片各边的凸凹性,以三轴数控渐进成形挤压工具对模型各曲面的可接近性,将模型曲面划分出三轴数控渐进成形与五轴数控渐进成形加工的区域,进而对成形轨迹进行分区规划并在相应的曲面分区内分别生成出三轴数控渐进成形和五轴数控渐进成形加工轨迹。算法应用实例表明,该方法能够实现三轴与五轴数控渐进复合成形所需曲面分区及其成形轨迹规划与生成。     

基于倾斜轨迹的数控渐进成形厚度均匀化方法

为解决数控渐进成形中成形件厚度不均匀的问题,提出一种基于倾斜轨迹的成形件厚度均匀化方法。该方法采用与水平面成一定角度的倾斜轨迹,使板料姿态在数控渐进成形过程中不断得到调整,进而调整曲面各处的成形角,使曲面各处成形角差异减小,避免成形角过大的曲面因减薄过大而破裂,同时达到成形件厚度均匀化的目的。运用遗传算法,通过优化用来生成倾斜轨迹的模型切割面姿态,进而生成能够使曲面各处成形角差异最小的最佳倾斜轨迹。基于水平轨迹和倾斜轨迹的数控渐进成形数字模拟分析和成形实验结果表明,该方法能使数控渐进成形件厚度差减小且成形件厚度均匀化。     

面向金属板材数控渐进分区分阶段成形的分区算法研究

金属板材数控渐进分区分阶段成形中的一个重要环节是需要对待成形模型、成形轨迹和支撑进行分区处理。为金属板材数控渐进分区分阶段成形工艺,综合考虑挤压工具长度、可用支撑坯料厚度、板材件的深度以及挤压工具与工件之间的干涉等因素,提出了将不等距分层和中间面逼近法相结合的挤压工具与工件之间干涉检查算法和分区位置确定算法,给出了根据分区位置将待成形件模型、成形轨迹和支撑进行相应分区处理的算法,并通过算法应用实例和分区分阶段成形仿真验证了上述算法的可行性。     

基于背板的双面数控渐进成形方法

为了解决双面数控渐进成形中板材件无支撑悬空区域存在变形的问题,提出一种背板辅助的双面数控渐进成形方法。该方法以背板对板材的支撑作用,抑制板材件非成形区的非理想变形,进而提高成形质量。研究了面向复杂板材件基于背板的双面数控渐进成形策略和对于一个给定待成形板材件标准模板库模型自动生成所需背板计算机辅助设计模型的算法。该算法根据板材件类型的不同,通过提取待成形板材件标准模板库模型的特征轮廓,采用顶点偏置方法生成出背板计算机辅助设计模型,并采用数值模拟和实际成形实验对所提背板辅助双面数控渐进成形方法进行了验证和评估。有限元分析和实验结果表明,双面数控渐进成形中背板的使用能够有效提高成形件的成形质量,具有可行性和可应用性。     

带有通气孔的数控渐进反向成形支撑自动生成

为解决数控渐进反向成形过程中板材与支撑之间形成密闭空腔,腔内空气不断被压缩而产生的对板材的反作用力影响板材件成形质量和成形精度问题,提出一种可由待成形板材件的CAD模型自动生成带有通气孔特征的支撑体三角网格模型的方法。给出了计算支撑体空腔体积与空腔内压强的算法、自动识别复杂板材件凹部数量与位置的算法,及其在合适的位置生成通气孔进而生成带有通气孔的支撑体三角网格模型的算法。应用实例表明,所提算法能够自动生成带有通气孔的支撑体。成形实验表明,板材件成形过程中密闭空间的形成会导致成形件鼓包变形甚至破裂,而带有通气孔的支撑体能够有效地解决上述问题。     

基于STL文件的激光切割切口自动识别算法研究

随着板材多轴激光切割技术的广泛应用,快速、准确地识别板材上的切口形状将有效提高板材激光切割的工作效率。因此,根据板材五轴激光切割技术的特点,鉴于STL文件的诸多良好特性,提出了基于STL文件的凸型板材模型切口形状的自动识别算法,并利用Visual C＋＋6.0平台、C＋＋语言和OpenGL进行了可行性验证。算法实例表明,该算法简单有效。     

多用途五轴联动激光加工系统

华中理工大学、武汉重型机床厂等联合研制的多用途数控五轴联动激光加工系统，是多功能、综合性的机光电一体化设备，能完成平面和三维曲面的激光加工。主要用于汽车制造厂的车身模具制造维修中的热处理与表面熔覆，为了充分发挥设备的作用，设计了对汽车大型覆盖件和梁类零件进行激光切割与焊接的功能。1系统概述如图1所示，多用途数控五轴联动激光加工系统由主机1、5kw横流激光器2、五轴联动1．主机2、5kw激光器3．计算机数控装置4．工作台5．聚焦光头计算机数控（CNC）装置3等主要部件组成。激光器通过外光路将激光束传到聚焦光头5上。…     

金属板材数控渐进成形支撑CAD模型自动生成

为满足金属板材数控渐进成形中支撑制作的需要,提出一种从板材件的计算机辅助设计模型自动生成支撑计算机辅助设计模型的方法。采用STL数据模型,根据板材件曲面曲率的变化和成形过程中板材的减薄规律,计算出成形过程中板材厚度的变化量,通过对STL模型进行不等距偏置,生成了能够自适应板材厚度变化、并能保证挤压工具头与支撑之间合理间距的支撑计算机辅助设计模型。最后,给出了支撑计算机辅助设计模型生成实例。     

STL数据的Parasolid数据变换

为满足STL与Parasolid几何建模核心之间数据直接交换的需要,提出在对三角网格模型数据分割的基础上,利用角点对三角网格曲面边界进行分段,以各边界段的近似中点和递归细分算法提取边界段上的特征点,采用Dijkstra算法计算对应边界段上对应特征点之间的最短路径线以获得空间四角形的节点数据,通过Parasolid函数以插值的方式重构三角网格模型的自由曲面并进行曲面缝合,最终将STL数据转换成Parasolid数据。应用实例表明了所生成模型的稳定性与可靠性。     

细分曲面五轴数控加工基础技术研究

探讨了细分曲面五轴数控加工基础技术.以Catmull-Clark细分曲面为研究目标,首先讨论细分曲面顶点法矢量计算及等距面实现,然后建立细分曲面粗加工模型;其次对该模型采用环形刀刀轴矢量按曲面法线导动方式进行五轴数控加工,推导了刀具姿态、切削半径及刀位轨迹生成计算,最后给出了计算机仿真的实例.     

应用开放式CNC进行金属板材数控渐进成形加工的研究

金属板材数控渐进成形工艺是目前国际上一种新兴的板材成形工艺。本文将原有使用固定支撑模型的反向加工方式进行改进,应用开放式CNC技术,使用了一种通过上下2系统5轴控制成形方式,构建了改进型的数控渐进成形系统,并通过灵活应用工件测量功能,修改数控程序,调节成形工具的成形轨迹,提高成形零件的加工精度。     

基于ABAQUS的马鞍形曲面板材渐进折弯成形研究

为改善大幅面曲面板材成形精度,提出一种渐进折弯成形新方法。以马鞍形曲面成形为例,采用平面应变和Mises各向同性屈服准则,建立基于ABAQUS/ExplicitStandard求解分析平台的板材三维弹塑性渐进折弯成形有限元模型,对板材渐进折弯与回弹全过程进行了数值模拟,结合试验研究,获得最优工艺参数。模拟及实验结果表明:采用曲面凸凹模及优化工艺参数可实现高精度大幅面曲面板材的成形,模拟成形工件的平均误差为+2.1/-1.8 mm,实验测量成形板材曲率与目标模型理论曲率误差较小,模拟结果与实验结果基本吻合,这对曲面冷弯成形技术的应用,具有重要的参考价值和指导意义。     

基于数控技术的激光曲面淬火运动轨迹的控制研究

激光表面淬火技术应用广泛,激光光斑路径的控制对淬火效率和质量有着重要的影响。利用数控技术实现光斑轨迹的控制,建立了激光束的数控编程模型,研究了激光机床工作坐标系的找正方法,利用数控编程,实现激光斑点运动路径的确定,达到了光斑轨迹的控制目的。分析了激光束照射在不同法线角度复杂曲面的面积变化趋势,利用anasys软件对上述变化进行了模拟,提出了激光表面淬火时,扫描复杂曲面的解决方案。     

拉形辅助的数控渐进成形试验研究

解决了板材数控渐进成形的厚度减薄严重、加工时间长等缺陷,分析了数控渐进成形和拉形的主要特点,研究了基于数控渐进成形机床伺服托架的拉形辅助的数控渐进成形技术。设计了专用夹具在数控渐进成形机床上实现了一次装夹的混合成形。通过试验分析了两种成形方法对产品厚度及成形时间的影响,结果表明,此混合成形与单一的渐进成形相比,可以有效的减少零件的过度变薄及加工时间,可以突破渐进成形的成形极限角,成形出单一的渐进成形不容易成形的零件。     

数控线切割加工空间曲面CAD/CAM技术研究

目前国内加工空间曲面零件通过采用锥度切割装置使电极丝倾斜一定角度来实现锥度切割,这种方法易产生的加工误差较大.论文在五轴联动数控线切割加工系统的运动分析的基础上,建立了直角坐标下空间曲面零件线切割加工成型的数控模型,阐述了利用G代码合成空间曲面的方法,提出了运用模块化技术设计空间曲面线切割五轴联动数控系统上位机软件设计方案,为空间曲面线切割CAD/CAM系统的研究提供了依据.     

基于STL模型的双面数控渐进成形干涉检查与修正

针对双面数控渐进成形中工具头与板材之间容易发生干涉的问题, 提出了基于STL模型的工具头与板材干涉检查与修正方法。对于主工具头，采用等距面生成无干涉的成形轨迹，以避免干涉；对于副工具头，将干涉类型分为工具头与板材非成形特征区的干涉和工具头与板材成形特征区的干涉两种类型，并通过判断副工具头刀位点与支撑面的位置关系来确定是否发生干涉。算法应用实例和成形实验结果表明，所提出的算法能够避免干涉，进而生成无干涉的工具头运动轨迹。     

基于STEP-NC的NURBS曲面插补五轴数控系统

针对当前STEP-NC尚不能完善地支持多轴曲面加工问题,定义了STEP-NC中的自由曲面五轴加工指令,研究了非均匀有理B样条(NURBS)曲面实时五轴插补技术,建立了数控系统的运动学模型,并在上述理论研究的基础上完成了数控系统的软件设计;建立了五轴数控试验样机,并进行了NURBS曲面零件的切削实验。实验结果表明,所提出的基于STEP-NC的NURBS曲面五轴加工指令及NURBS曲面五轴加工的运动学模型的正确性;所给出的NURBS曲面插补算法适用于凸凹曲面加工;所构建的五轴铣床样机具有很好的曲面加工性能。     

聚晶金刚石复合片数控激光切割机床的研究

通过研究聚晶金刚石复合片PDC的激光切割机理和工艺,研发适用于PDC激光切割的激光束参数变换系统和观测定位光学系统,完成了激光切割数控机床结构设计和数控切割系统,开发了聚晶金刚石复合片数控激光切割机床,实现了自动化高精度切割,并有效提升了PDC激光切割的厚度和生产效率。     

板料数控柔性成形工艺在新品开发中的应用研究

板料柔性成形是基于产品的数字化信息,由产品的三维CAD模型直接驱动,通过高度可调的基本体构成包络面,实现三维曲面零件成形的技术。典型的板料柔性成形方法是增量成形与多点成形。增量成形通过一个成形工具头沿x、y轴方向的运动及z轴方向的进给,逐层形成零件的三维包络面,从而实现板料的渐进成形;多点成形的核心是规则排列的基本体阵列,通过控制基本体z方向的位置坐标使其构成所需包络面,进行板料快速成形。介绍了以数控多点柔性成形新工艺进行新产品开发试制的应用。     

关于板件激光热成形工艺规划方法的研究

根据计算速度快捷的曲面生成算法-几何参数法,提出了基于几何参数法的模拟板材激光成形全工艺的新方法,应用VB软件实现了此模型的板材激光成形全工艺模拟.并提出了基于几何参数法的工艺方案设计和工艺控制方法.模拟计算结果证明,该方法在模拟整个激光成形过程中应用的可行性和实用性.