曲面光顺与数控加工干涉分析方法研究

摘要

随着航空航天、汽车、模具等领域技术的发展，数控加工技术被广泛地应用于复杂曲面零部件的制造。其中，基于逆向工程的数控加工技术已经在制造周期上表现出明显优势，在理论上仍然需要开展研究工作。
　　本文以复杂模具曲面扫描数据为研究对象，针对扫描数据中出现的散乱噪声点，导致重构曲线和曲面不光顺问题，提出了一种整体光顺曲面数据点的方法;针对大尺寸圆环刀加工过程中的全局干涉和局部干涉问题，提出了干涉分析方法。并通过加工实验验证了方法的有效性。主要工作如下:
　　(1)重构曲面的整体光顺。针对曲面点云切片数据提出滚轮法光顺曲线方法，对曲面切片数据中的噪点处理，保证曲面切片轮廓光顺;在此基础上，提出滚球法光顺曲面方法，对曲面中另一参数方向进行光顺，以保证切片之间的光顺，从而完成曲面切片数据到加工曲面的整体光顺。
　　(2)数控加工全局干涉分析方法研究。在已有复杂曲面数控加工刀位规划的基础上，利用包围盒法对被加工曲面与刀架进行全局干涉分析。建立干涉分析几何模型，构建不规则多面体计算刀架与加工曲面间最大干涉量，对干涉刀位进行修正，进而重新规划刀位点。
　　(3)数控加工局部干涉分析方法研究。通过计算数控加工刀位轨迹中刀具与复杂曲面之间的最小距离，判断此时刀具在被加工曲面上是否存在干涉点，并计算出最大干涉量。根据曲面上干涉点和干涉量对刀位重新修正，得到无局部干涉的刀位。
　　(4)数控加工实验。以鞋楦曲面的数控加工为例，编写后置处理加工程序，在数控机床上进行精加工实验，分析实验结果，验证本文提出的干涉分析及干涉修正方法的有效性。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 曲面重构及光顺研究现状

1．1．1 数据测量及重构

1．1．2 曲面光顺

1．2 数控加工干涉分析研究现状

1．2．1 全局干涉分析

1．2．2 局部干涉分析

1．3 论文的研究目的及意义

1．4 本文的主要内容

1．5 本章小结

2．1 引言

2．2 滚轮法光顺切片曲线数据

2．2．1 切片数据噪点识别

2．2．2 切片数据光顺

2．3 切片数据参数化

2．4 滚球法光顺曲面

2．4．1 判别切片间不光顺

2．4．2 空间曲线光顺

2．5 本章小结

3．1 引言

3．2 全局干涉及修正方法研究

3．3 建立干涉分析几何模型

3．3．1 建立曲面八叉树模型

3．3．2 建立刀架包围盒

3．4 干涉分析及刀位修正

3．4．1 初步干涉分析

3．4．2 详细干涉检测

3．4．3 刀位修正

3．5 干涉检测算法效果及相关性检测

3．6 本章小结

4．1 引言

4．2 圆环刀几何模型

4．3 局部干涉检测及刀位调整

4．3．1 计算圆环刀与曲面之间距离

4．3．2 圆环刀刀位调整方法研究

4．4 局部干涉检测算例

4．5 本章小结

5．1 方法简介

5．2 全局干涉分析实验

5．3 局部干涉分析实验

5．4 本章小结

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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