非圓異面零件數(shù)學(xué)建模及軌跡插補(bǔ)算法研究.pdf

1、非圓零件在航空航天，生物醫(yī)學(xué)，模具以及汽車(chē)制造等行業(yè)被廣泛應(yīng)用[1]，這類(lèi)零件普遍具有建模困難，單純使用傳統(tǒng)的畫(huà)法幾何與機(jī)械制圖難以表達(dá)清楚，以及生產(chǎn)周期長(zhǎng)，工序復(fù)雜，刀具磨損嚴(yán)重，加工過(guò)程嚴(yán)重依賴(lài)操作人員的經(jīng)驗(yàn)等特點(diǎn)。因此，如何提高其制造精度，加工效率，減少刀具磨損一直是數(shù)字化制造領(lǐng)域的熱點(diǎn)。本文基于上述問(wèn)題做出了如下工作：
　　概述了目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于非圓異面零件切削的研究進(jìn)展和現(xiàn)狀，并在此基礎(chǔ)提出了對(duì)于國(guó)內(nèi)目前存在的加工精度與國(guó)

2、外差距較大，加工效率不高等問(wèn)題的一種解決方案。針對(duì)非圓異面零件的數(shù)學(xué)建模理論進(jìn)行了詳細(xì)論述，在研究了Bezier曲線，B樣條曲線，有理Bezier曲線的應(yīng)用領(lǐng)域及其優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，給出了NURBS曲線的設(shè)計(jì)算法以及權(quán)因子對(duì)于曲線特性的影響。并以星形零件為例，給出了其詳細(xì)的數(shù)學(xué)建模過(guò)程。介紹了梯形加速軌跡插補(bǔ)的理論和算法，在此基礎(chǔ)上給出了非圓零件基于梯形加速度的插補(bǔ)算法。同時(shí)，針對(duì)非圓異面零件，利用辛普森積分公式建立了弧長(zhǎng)L和θ(L)之間

3、的函數(shù)關(guān)系。搭建了五軸非圓異面零件加工實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行了相關(guān)硬件方案的設(shè)計(jì)，對(duì)比了采用音圈扇形電機(jī)和伺服電機(jī)作為壓力角補(bǔ)償方案的優(yōu)缺點(diǎn)，確定伺服電機(jī)目前為最佳設(shè)計(jì)方案。依據(jù)切削平臺(tái)的加工性能要求搭建了五軸非圓異面零件加工實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并且建立了五軸聯(lián)動(dòng)非圓異面零件加工平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。以中凸圓活塞和星形零件為加工樣本，詳細(xì)闡述了其軌跡插補(bǔ)算法實(shí)現(xiàn)過(guò)程及其對(duì)于車(chē)床系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的影響。在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行切削實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明基于梯形加速的插補(bǔ)軌跡算法對(duì)于