模具曲面氣囊進(jìn)動拋光技術(shù)及實(shí)現(xiàn)研究.pdf

1、在模具制造過程中，為提高模具的精度和品質(zhì)，光整加工必不可少。而隨著產(chǎn)品的個人化、精致化，曲面的設(shè)計(jì)和應(yīng)用越來越多，加工難度相對提高。目前，模具曲面拋光主要采用手工操作，生產(chǎn)效率低，且難以保證穩(wěn)定的拋光質(zhì)量，使得拋光作業(yè)成為模具自動化制造的瓶頸。
　　 本文針對實(shí)現(xiàn)模具曲面自動化拋光這一難點(diǎn)和熱點(diǎn)問題，結(jié)合國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.50575208)的研究，提出一種基于氣囊拋光工具的模具曲面氣囊進(jìn)動拋光技術(shù)。該技術(shù)基于柔性可控的

2、氣囊拋光工具與模具曲面順從接觸和機(jī)器人對拋光工具的位姿與拋光路徑控制，保證了對曲面的面形修正精度，獲得高表面質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了模具曲面高效、精密、自動化拋光。
　　 本文的主要工作如下:
　　 1)氣囊進(jìn)動拋光時變材料去除特性研究。對氣囊非進(jìn)動和進(jìn)動拋光的原理與效果進(jìn)行了對比研究，分析了定點(diǎn)進(jìn)動和連續(xù)進(jìn)動拋光，為拋光工具在機(jī)器人控制下實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)動運(yùn)動奠定了理論基礎(chǔ);對氣囊進(jìn)動拋光過程中的磨粒運(yùn)動趨勢、分布狀態(tài)、作用機(jī)理等進(jìn)行了

3、理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，為時變材料去除模型、加工主動控制和軌跡優(yōu)化研究奠定了基礎(chǔ);提出基于磨粒群損耗因子的氣囊進(jìn)動拋光時變材料去除模型，并進(jìn)行了補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)現(xiàn)了材料的均勻去除，獲得穩(wěn)定的表面質(zhì)量。
　　 2)氣囊進(jìn)動拋光進(jìn)動比和初始姿態(tài)角研究。對不同下壓量和充氣壓力與不同曲率半徑工件接觸時的氣囊接觸力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究與分析，為拋光接觸力控制提供了理論依據(jù);對不同氣囊下壓量、充氣壓力、傾角、壁厚和橡膠彈性模量的氣囊進(jìn)行接觸力和接觸壓力

4、均勻性的正交仿真和分析，獲得了靈敏度排序和結(jié)果預(yù)測模型，為正確選擇加工工藝參數(shù)和橡膠氣囊提供了應(yīng)用依據(jù);進(jìn)行等壁厚和非等壁厚氣囊對接觸力、壓力分布均勻性和自身形變的影響研究，為優(yōu)化氣囊結(jié)構(gòu)提供了依據(jù);對氣囊進(jìn)動拋光速度場進(jìn)行研究，給出切向速度和切削方向表達(dá)式，定義進(jìn)動比和初始姿態(tài)偏轉(zhuǎn)角，并進(jìn)行影響作用分析，確定了初始姿態(tài)偏轉(zhuǎn)角優(yōu)化組合，為氣囊進(jìn)動拋光軌跡優(yōu)化研究提供了保證;在氣囊接觸力、壓力分布和速度場等分析基礎(chǔ)上，給出材料去除模型建模

5、方法，實(shí)現(xiàn)MATLAB環(huán)境下的材料去除仿真。
　　 3)氣囊進(jìn)動拋光軌跡優(yōu)化研究。對去除任意外形輪廓的氣囊進(jìn)動拋光工藝規(guī)劃策略、駐留時間、進(jìn)給速度和接觸邊緣效應(yīng)等問題進(jìn)行研究和分析;對不同進(jìn)動比時的切削方向分布和材料去除特性進(jìn)行分析，給出優(yōu)化進(jìn)動比和對應(yīng)的進(jìn)給速度，為氣囊進(jìn)動拋光疊加次數(shù)優(yōu)化和行間距優(yōu)化奠定了基礎(chǔ);對不同初始姿態(tài)角組合疊加對材料去除特性的影響進(jìn)行研究，給出疊加次數(shù)優(yōu)化值;提出一種基于概率技術(shù)的氣囊進(jìn)動拋光軌跡規(guī)劃

6、二分優(yōu)化方法，對氣囊進(jìn)動拋光行間距優(yōu)化問題進(jìn)行研究，給出優(yōu)化值。
　　 4)氣囊進(jìn)動拋光系統(tǒng)及工藝的實(shí)現(xiàn)研究。對六自由度機(jī)器人輔助實(shí)現(xiàn)氣囊連續(xù)進(jìn)動拋光問題進(jìn)行研究，建立氣囊連續(xù)進(jìn)動拋光離線規(guī)劃原型系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)自動化拋光和軌跡規(guī)劃奠定了重要基礎(chǔ);基于LabVIEW建立了氣囊進(jìn)動拋光接觸力神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，進(jìn)行氣囊輸入氣壓的預(yù)測和拋光接觸力控制，并通過拋光接觸力跟蹤仿真和實(shí)驗(yàn)研究，驗(yàn)證了氣囊進(jìn)動拋光接觸力控制平臺的跟蹤特性;基于建立