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《东北大学》 2015年
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基于UG二次开发的机器人磨削叶片轨迹规划研究

杜鹏飞  
【摘要】:叶片类零件是能源动力类设备的关键零件,其加工表面质量和尺寸精度对这类设备的工作性能具有很大程度的影响。叶片制造的最后一道工序是表面的磨削,其优劣决定了叶片的加工表面质量和尺寸精度。因此,研究并改进叶片的表面磨削工艺具有重要的现实意义。目前,叶片表面磨削主要采用手工方式进行,这种方式容易导致叶片型面一致性差,并且加工效率低下。近年来,有学者提出采用机器人代替手工来磨削叶片表面的新技术。而采用这种技术提高表面磨削精度和加工效率的关键在于,如何更加合理地规划叶片表面的磨削轨迹。针对该问题,本文基于UG二次开发技术设计了机器人磨削叶片表面轨迹规划系统,实现了叶片的表面磨削轨迹优化。具体内容如下:利用UG二次开发技术搭建了机器人磨削叶片轨迹规划系统整体框架,包括叶片测量点预处理模块、叶片三维重构模块和叶片轨迹规划模块。其中,叶片测量点预处理模块对初始叶片型面点的坐标数据进行预处理,包括坏点去除、边部圆弧拟合以及数据格式判断与转换等;叶片三维重构模块实现叶根、叶尖截面数据扩展、叶盆、叶背线的拟合等,最终建立适用于机器人磨削的叶片三维模型;叶片轨迹规划模块采用平行截面求交和等弦高误差法生成叶片的磨削轨迹线并进行离散化,从而得到磨削轨迹点数据。该模块尤其适用于规划具有急剧变化曲率的叶片磨削路径,提升了磨削加工效率。之后,利用机器人离线编程软件搭建了虚拟砂带磨削系统,基于上文得到的路径点数据进行离线编程,按照本文规划的叶片表面磨削轨迹编制了机器人加工程序。通过对叶片的表面磨削进行模拟,验证了程序的可行性和正确性。最后,开展了真实叶片试样的机器人和手工磨削对比实验。通过比较两种方式下磨削叶片的表面粗糙度,结果表明,该轨迹规划系统配合离线编程指导机器人磨削能降低表面粗糙度平均值约40%,降低磨削表面取样点粗糙度标准偏差约57%,明显提高了叶片磨削表面质量。本文搭建的机器人磨削叶片轨迹规划系统为叶片自动化磨削技术的深入研究奠定了基础。
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP242;TG596

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