基于广义延拓逼近法的凸轮轮廓反求设计

在高精度的凸轮轮廓反求设计中,利用凸轮轮廓非圆曲面的离散测量点,采用一种新的方法--广义延拓逼近法,构造出凸轮非圆曲面的广义延拓逼近模型,来实现高精度凸轮轮廓的反求设计.为验证设计效果,分别运用三次样条插值法和最小二乘拟合法对凸轮非圆曲面数据进行逼近计算.结果对比表明,采用广义延拓逼近法数学模型处理凸轮非圆曲面的离散数据时,如果在延拓域边界点上满足插值条件,可以实现区域内部的最佳拟合.此外,在插值次数相同的条件下,广义延拓逼近法具有更高的设计精度.     

实现两次拟合的凸轮反求系统研制

依据凸轮曲线上离散的测量点,运用参数型三次样条曲线拟合反求凸轮轮廓曲线,并通过双圆弧逼近法进行第二次拟合得到满足凸轮加工精度要求的插值节点。该方法能快捷有效地实现高精度凸轮的反求设计,其针对数控加工特点的设计,保证了凸轮的高质量加工。系统在C＋ ＋Builder环境下进行开发,设计结果形式为AutoCAD图形文件和包含数控加工轨迹的数据文档。     

数控系统等误差直线逼近节点算法分析与改进

近些年来,复杂零件越来越多,其曲面轮廓往往需要采用数控加工,且加工精度要求也日益提高。非圆曲线是机械零件常见的平面轮廓曲线,但目前绝大多数数控系统只具备直线插补和圆弧插补功能,加工非圆曲线则需要用直线段或圆弧段来逼近非圆曲线。重点分析现有数控系统等误差直线逼近节点算法,指出该算法用于非圆曲线处理时的局限性。在此基础上,提出一种新的基于区域误差检验的等误差算法,并运用VC++编程软件,实现非圆曲线的等误差数控编程系统开发。最后,通过实例非圆曲线验证该算法的有效性。     

复杂轴类零件非圆轮廓接触式随动测量方法

非圆轮廓随动接触测量方法研究对实现曲轴、凸轮轴等复杂轴类零件高精度、高效率检测具有重要意义,针对复杂轴类零件非圆轮廓表面检测设计了一套接触式随动测量方案。借助头尾架环规建立工件坐标系,提出了回转中心与顶尖几何中心相对位置关系标定方法,建立了随动接触测量装置沿工件轴线方向运动时与回转轴线不平行引起的系统误差计算模型。利用凸轮基圆区域的转角与径向尺寸进行基圆最小二乘圆心位置寻优,以实现凸轮偏心修正,采用敏感点法与最小二乘法相结合的方式构建了凸轮升程误差评价模型。仿真分析了随动接触测量装置安装误差与顶尖几何中心标定误差对凸轮升程误差评定的影响。与ADCOLE 1200SH专用量仪的对比试验和重复性测量试验研究表明:SE13-J10型轴类零件随动接触测量机的凸轮尺寸、形位误差测量精度和重复精度满足轴类零件高精度测量需求,验证了接触式随动测量方案与凸轮误差评价模型的正确性。     

用双圆弧逼近法加工凸轮

在数控机床上加工凸轮,可采用最小二乘法,也可采用双圆弧逼近法,经实践,我们认为用双圆弧法加工凸轮较好,加工中凸轮轮廓曲线的精度(升程和回程误差)仅由计算机和数控机床来保证(误差小于0.02mm),而且计算方便、工效高。双圆弧法不需考虑凸轮轮廓始点和终点的位置和半径,只将凸轮轮廓上的点看作离散点(任意点),用数学模型将离散点光滑连接,故其通用性强。下面介绍这种方法。     

摆动滚子从动件盘形凸轮的自动化设计

在高精度凸轮的设计过程中,需要实现凸轮实际轮廓曲面的精确设计.解析法虽然可以精确计算出凸轮廓线上各点的坐标值,但要得到完整的凸轮实际轮廓曲面,需要手工编制复杂的程序,尤其是在摆动滚子推杆盘形凸轮的设计过程中,对于凸轮理论轮廓曲面的等距偏移曲面的编程更为复杂.因此以摆动从动件盘形凸轮机构为例,提出了利用解析法结合Pro/E软件的参数化设计功能进行凸轮实际轮廓曲面的精确自动化设计新方法.这一方法可以大幅度提高解析法设计凸轮实际轮廓曲面的效率,从而为解析法在凸轮机构设计方面的广泛应用奠定了基础.     

仿形凸轮的磨削

在数控内圆磨床上装上一套反靠模装置,通过该机床的自磨,便可得到的一系列不同轮廓曲线的仿形凸轮,再将这些仿形凸轮装到工件主轴上,又可以磨削出不同的高精度非圆内型曲面的零件。通过加工实践,得到了较好的效果。     

基于HALCON的机械零件尺寸快速精密测量

针对现有机械零件尺寸测量过程中的检测速度慢、精度低、成本高等问题,提出一种基于HALCON的机械零件尺寸测量方案,包括硬件和软件两部分。利用HALCON对相机进行标定,通过图像去噪、区域特征提取、仿射变换以及边缘检测等手段提取零件图像的边缘轮廓。通过HALCON的直线拟合算子得到零件的边线尺寸,借助外部导入的封装最小二乘拟合算子拟合圆,得到内孔尺寸。通过与高精度测量仪的测量结果对比可知,该方案能够实现高效率、高精度的机械零件非接触式实时测量,满足工业生产的检测精度要求,可应用于实际生产中。     

一种圆柱曲面凸轮的结构设计及加工工艺

提出了一种新型的圆柱曲面凸轮结构，对圆柱曲面凸轮的轮廓曲线进行理论分析和计算，发现其轮廓曲线过渡不平滑。为了解决其不足，对其轮廓曲线进行优化设计，采用Catmull-Rom三次插值曲线拟合离散点的方法重新计算。将其计算结果在三维软件SolidWorks中模拟仿真，从而实现圆柱曲面凸轮轮廓曲线过渡连续、平滑。为了减小优化后的设计与实际加工的误差，利用SolidWorks软件与UG NX10.0软件的无缝连接，将其在UG NX10.0软件中生成的加工代码导入加工中心（CNC）的系统中进行编程加工，通过改变加工中心的主轴转速来提高新型圆柱曲面凸轮的加工精度。     

复杂曲面的三坐标测量机采样参数选取

为了提高复杂曲面零件测量精度,研究三坐标测量机若干采样参数对复杂曲面离散数据法向偏差的影响。文章以采样间隔和测量直径两组采样参数为研究对象,先通过理论分析两组采样参数对复杂曲面测量精度的影响,然后通过实验方法研究两组采样参数对复杂曲面法向偏差的影响,最后对实验数据进行统计分析,得到复杂曲面法向偏差图。研究结果表明:采样间隔和测球直径越小,曲面法向偏差越大,越能够反映曲面实际轮廓,提高了测量精度,保证了测量结果的准确性。     

用工业控制机实现的空间任意圆弧的扩展DDA插补算法

提出一种用工业控制机的汇编语言实现的空间任意圆弧的ＮＣ插补算法。该算法利用ＤＤＡ算法的原理，并在此基础上予以扩展，能实现三轴联动加工，它的运算速度快，精度高，用该算法加工空间曲面取得了满意的效果。     

基于广义延拓逼近法的复杂曲面重构研究

针对逆向工程中复杂曲面重构,基于广义延拓逼近法,提出一种逼近算法.该算法一方面能在分片边界点上满足插值条件,使得各分片之间的变化具有一定的协调性;另一方面,利用分片插值区域周围结点(包括内点)的信息,实现分片区域内部的最佳逼近,同时算法又使曲面形状具有局部可控性、变差减少性和凸包性等特性.仿真实例证实,该算法改善了传统逼近算法方法在重构曲面时产生的失真和运算的不稳定现象,并且得到较高的曲面重构精度,具有计算稳定、快速和方便的优点.     

TRAJECTORY GENERATION AND CONTROL FOR NON-CIRCULAR CNC TURNING

A trajectory generation method which is based on NURBS interpolation is studied to improve the fitting accuracy and smoothness of non-circular cross section and obtain higher accuracy of the final non-circular profile control. After using the NURBS, the most optimized and smooth trajectory for the linear actuator can be obtained. For the purpose of machining the non-circular cross section by CNC turning, the fast response linear actuator has been used. The control algorithm which is compound control of proportional-integral-differential （PID） and iterative learning control has been developed for non-circular profile generation. By using the NURBS interpolation and the compound control of PID and iterative learning control, the final motion accuracy of linear actuator has been improved, therefore, the machining accuracy of the non-circular turning can be improved.     

基于数据采样的弧面凸轮自适应直接插补算法

针对目前弧面凸轮加工存在拟合精度与数据传输之间的矛盾,以及线性拟合破坏轮廓表面光顺性等问题,提出了一种基于数据采样的弧面凸轮自适应直接插补算法。该算法既能保证加工过程大部分时间内进给速度的恒定,而且能在曲率变化大的地方对进给速度进行自适应调整,以保证弓高误差不超出最大允许值。同时定义了相应的弧面凸轮自适应直接插补指令格式。最后基于UG开发了弧面凸轮自适应直接插补实体仿真系统,通过插补仿真实例进一步验证了该插补算法的正确性。该方法有效弥补了目前弧面凸轮线性拟合加工的缺陷,不仅能提高弧面凸轮加工过程中系统的稳定性和表面加工质量,而且使弧面分度凸轮机构定位精度和使用寿命提高,从而促进其推广和应用。     

数控加工中基于自由曲面表面特性的刀具路径安排

目前CNC上的轨迹控制功能仍主要是直线和圆弧插补,因此当加工自由曲面时,大多只能采用直线或圆弧逼近算法来对曲线进行逼近处理。针对数控加工的实际需求,现在数控系统技术人员对数控机床插补器进行研究并开发出了许多曲线和曲面插补功能。基于曲线插补,在保持进给速度尽可能恒定的条件下,对刀位路径和刀位速度进行离线的曲线拟合,以便于得到用于数控加工的刀位文件。这种方法能有效解决进给速度的波动问题,并能有效压缩刀位文件。为此,提出几种算法来拟合刀位路径和刀位速度轮廓曲线。曲线和曲面插补在数控代码数据量和逼近误差方面都有较大的改善。     

多面形非圆曲面数控磨削加工实时插补方法研究

对任意n面形非圆曲面数控磨削加工控制与实时插补方法进行了系统研究，建立了多面形非圆轴孔连接数控磨削加工运动控制模型。提出一种多坐标联动基于圆心角分割的轨迹实时插补算法，给出了按型面曲率变化保持磨削表面速度均匀的进给速度实时自调整方法，成功地解决了多面形非圆曲面数控加工轨迹实时插补技术问题。     

用于加工弧面凸轮轮廓曲面的NURBS插补方法

在分析弧面凸轮轮廓曲面上加工刀痕产生的原因,以及对分度机构性能影响的基础上,提出了用NURBS样条插补凸轮从动件运动规律曲线的思想方法.通过对NURBS样条插补改进算法的深入分析,得出了进一步校正满足加工步长条件的NURBS样条参数增量的算式.同时对插补前弧面凸轮从动件运动规律曲线的修正、NURBS插补误差和插补过程的实现进行了计算与分析.结果表明,采用文中给出的方法,能显著提高弧面凸轮轮廓面的加工精度.     

基于边界法线插值的两步法细分曲面造型

针对曲面造型中光滑边界曲线的插值要求（位置和法线），提出了两步法插值边界法线细分方法：首先按边界位置插值细分规则对控制网格进行一次迭代细分，分别计算其细分后的V点、E点、F点；然后调整边界点相邻顶点的位置来满足边界法线要求。该方法将插值边界法线先转化为邻城顶点的调整，后转变为单参数的求解问题，并通过实例验证了该方法能有效地控制细分曲面造型的边界形状。该方法对丰富细分曲面造型技术和推广其应用起到一定作用。     

数控车床主轴低载强化试验数据处理

在高强度数控车床主轴低载强化试验结果的基础上,通过数值插值方法,补充了试验数据,得到强化载荷与强化后疲劳寿命之间、强化次数与强化后的疲劳寿命之间的数学关系,然后根据这两个二维关系式,通过数学插值,得到低载强化空间曲面的离散点三维坐标,再根据这些数据点,用Tablecurve3d软件拟合得到低幅交变载荷作用下的三维强化曲面方程。