基于反求工程的复杂曲面数控加工研究

摘要

反求工程作为解决产品开发问题的一种全新方法，在现代加工制造领域的实际应用中越来越多的受到了重视。本文针对反求工程中复杂曲面零件的数控加工的关键技术进行了理论研究和实践应用，包括点云数据获取、曲面重构、数控加工刀具轨迹规划等。 基于反求工程的原理，利用Globalimage9128三坐标测量机，对复杂曲面的实物样件进行表面数据的采集，得到大量、散乱的点云数据。运用Imageware和UGNX软件相结合的方法，充分利用软件优势，完成复杂曲面模型的创建工作。 论文对复杂曲面的刀具轨迹生成策略、刀具轨迹生成方法以及走刀模式进行了较为详细的研究。从提高复杂曲面数控加工精度入手，对多坐标数控加工的误差进行了分析，并提出了控制误差的方法。根据换行时的加减速、加工时匀速的特点，以加工效率为目标，建立了加工时间数学模型。采用VC++软件对数学模型进行实现，读取CAD/CAM软件的刀位原文件，计算刀具轨迹加工时间，实现了走刀方向的自动优化。 针对复杂曲面数控加工，建立刀具轨迹规划系统，把复杂曲面规则化，根据形状特征和工艺特征自动优化刀具轨迹。刀具轨迹规划系统的建立，将弥补商用CAD/CAM软件依赖人的经验的缺点，为我国CAD/CAM软件的国产化做了有益尝试。 本论文的研究工作丰富了复杂曲面的反求和数控加工理论及方法，将在一定程度上促进该项技术的推广和应用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2反求工程的发展

1.2.1反求工程的定义

1.2.2反求工程在国外的发展

1.2.3反求工程在国内的研究

1.3几何造型技术的发展

1.3.1几何造型技术

1.3.2曲面造型理论和方法

1.4数控加工技术的发展

1.4.1数控加工技术起源与发展

1.4.2数控加工特点及应用

1.4.3数控系统的发展历程

1.4.4数控加工刀具运动轨迹的研究

1.5课题的主要内容

第2章反求工程中的数据测量

2.1数据测量技术

2.1.1接触式测量

2.1.2非接触式测量

2.2数据获取方法分析与对比

2.3本文所采用的设备

2.4测量过程

2.5本章小结

第3章反求工程中的曲面重构

3.1曲面重构理论

3.1.1复杂曲面的表示

3.1.2 Bezier曲线曲面

3.1.3 B-spline曲线曲面

3.1.4 NURBS曲线曲面

3.2曲面重构的方法

3.2.1反求曲面建模方法

3.2.2反求曲面重建策略

3.3基于Imageware和UGNX软件的曲面重构

3.3.1本文实例应用平台介绍

3.3.2曲面的重构过程

3.4本章小结

第4章复杂曲面数控加工刀具轨迹的研究

4.1基本概念

4.2刀具轨迹生成策略

4.3刀具轨迹生成方法

4.4多坐标数控加工刀具轨迹计算

4.4.1加工误差分析

4.4.2数控加工误差控制分析

4.5刀具轨迹的分析

4.5.1行切走刀模式

4.5.2环切走刀模式

4.5.3螺旋线走刀模式

4.6复杂曲面数控加工刀具运动轨迹的优化

4.6.1刀具运动轨迹优化问题的描述

4.6.2加工时间模型

4.6.3刀具轨迹加工时间系统的建立

4.7本章小结

第5章复杂曲面数控加工刀具轨迹规划系统的研究

5.1引言

5.2刀具轨迹规划系统

5.2.1系统结构

5.2.2曲面特征识别

5.2.3工艺参数的选择

5.3系统的实现

5.4本章小结

结论

参考文献

致谢

附录