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《湖南大学》 2009年
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复杂曲面数控加工的若干基础技术研究

杨胜培  
【摘要】:在汽车大型覆盖件模具的生产制造过程中,由于大型覆盖件模具待加工型面面积大,铸件型面各处变形量不均匀,导致按常规方法对汽车大型覆盖件模具进行定位时不能解决模具的加工余量的均匀性问题,同时对模具进行粗加工时,刀具的空走刀路径很长,延长了模具的加工周期,使得汽车大型覆盖件模具生产厂家市场响应能力差,增加了模具厂家的生产成本,影响了企业在市场中的竟争能力。另外在加工中,由于刀具、机床等因素的影响,模具加工质量很难得到保证。因此对汽车大型覆盖件模具而言,粗加工以及加工精度是影响汽车大型覆盖件模具加工的瓶颈。为此,本文对汽车大型覆盖件模具的粗加工问题以及影响加工精度的问题进行了研究。首先要解决汽车大型覆盖件模具加工余量的均匀性问题,对于加工余量偏向待加工型面一侧的模具,通过对工件定位可以使得该问题得到解决。而对于待加工型面各处变形不同使得刀具空走刀路径较多的问题,本文采用研究待加工型面荒加工区域的方法来解决。三轴加工是汽车大型覆盖件模具加工最常用的加工方式,为提高其加工效率,对影响其加工效率的因素,如球头刀具切削时的受力以及加工时的工艺参数的设定进行了研究。由于汽车大型覆盖件模具待加工型面面积大,粗加工的工作量大,实际上在汽车大型覆盖件模具加工中,粗加工的工作量占整个模具数控加工时间的绝大多数时间,为尽量缩短模具的粗加工时间,因此本文也设定了超常规工艺参数来研究加工精度与刀具受力的关系。 本文的研究旨在结合汽车大型覆盖件模具数控加工的实际需要,以提高加工效率和加工精度为目标,对如何高效高精度进行汽车大型覆盖件模具复杂曲面数控加工的若干基础技术进行研究,具体研究了如下内容: 1)曲面匹配是数字化加工与检测的基础,在自由曲面产品的加工制造和检测中有着非常重要的应用(如定位安装等)。本文研究了离散三角网格曲面的精确配准算法,计算中将“点-点”对齐法和“点-面”对齐法结合使用进行精匹配,对同一待匹配点,“点-点”对齐法和“点-面”对齐法所求出的配对点中距离较小者即为所求。在搜寻待匹配测量点的最近点时提出了直接以待匹配测量点为中心的动态球搜索算法,可在设计曲面离散数据点中快速搜寻到距离测量点的最近点,使算法效率显著提高。 研究了设计曲面离散三角网格面数据与三维测量数据的精确匹配方法,主要对改变测量数据测量噪声的大小、取点数目和取点位置对曲面匹配效果的影响进行了研究。通过对测量数据实施缩减,进一步提高了处理海量点云的配准(registration)效率。提出采用几种指标来度量配准精度,使用模拟数据(包括含噪声情况)进行了实例计算。实例计算表明:当测量数据点的密度与设计曲面离散数据点的密度相同且密度较密集时,匹配结果较全面、准确地反映了曲面匹配的实际情况;匹配结果中的最大偏差、最小偏差应视为曲面匹配中的特殊情况,而曲面匹配中的平均偏差能反映曲面匹配结果与测量噪声、数据点位置以及数目的关系。曲面匹配中的最大偏差、平均偏差随测量噪声的增大而增大。 2)对型面加工余量倾向一侧的模具,通过定位安装,将型面的部分加工余量转移到模具底面加工,减少模具型面的加工工作量,提高模具型面的数控加工效率。 3)当沿模具型面进行荒加工时,由于曲面毛坯各处变形不同、余量分布不均匀导致加工时空走刀刀具路径多,严重影响数控加工的效率,本文提出构造荒加工区域的方法来解决这个问题。本文采用小三角网格面片来近似设计曲面,将毛坯测量点投影在零件型面等距面的离散三角网格面片上来获得有效的荒加工区域。在计算中,将复杂的空间曲面求交问题简化为较为简单的与z轴平行的竖直线与离散曲面三角网格面片的求交问题,并采用长方形替代包容“荒岛”的最小凸包,可剔除无用的空走刀路径,不仅简化了刀具轨迹的排列,而且计算结果也表明了算法的简洁、有效。 4)根据铣削力与切削面积之间的关系,并考虑实际加工中影响切削力的主要因素,提出了球头铣刀的三轴铣削力模型。结合实验并采用多项式回归分析方法提出了求取铣削力系数的计算方法。应用实例进行了验证,计算结果和实验结果表明模型和实际具有一定的适应性。模型为球头铣刀在小切深工况时正确选用切削参数提供了理论依据,有利于高效高精度数控加工的顺利进行。 5)数控加工中切削参数的合理选择是影响高效加工的关键技术指标之一,本文基于实际加工中的具体约束条件采用遗传算法进行了参数选择,并用实例进行了验证。 6)加工汽车大型覆盖件模具型面时,因工件和机床刚度很大,当机床工艺参数值超过常规值时,必须考虑刀具变形引起的加工误差。经实验证实,本文提出的考虑刀具变形敏感度引起的误差模型与实际测量误差较为接近。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TG659

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【引证文献】
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1 李欢;基于实物测量的复杂毛坯加工余量优化分配技术研究[D];南京航空航天大学;2013年
2 周宗志;基于特征线和法向截形的螺旋曲面参数化造型及五轴数控加工技术研究[D];华侨大学;2013年
【参考文献】
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1 闫光荣,朱心雄,涂侯杰;基于点阵投影的粗加工新方法[J];工程图学学报;2000年01期
2 熊歆斌;王亚平;;逆向工程中数控加工刀具轨迹生成的简化方法研究[J];工程图学学报;2006年01期
3 周慧玲,孙武,朱乐平;高速加工刀具工艺参数的优化[J];工具技术;2001年06期
4 武殿梁,黄海量,丁玉成,赵万华;基于遗传算法和最小二乘法的曲面匹配[J];航空学报;2002年03期
5 严思杰,周云飞,彭芳瑜,赖喜德;大型复杂曲面零件加工余量均布优化问题研究[J];华中科技大学学报(自然科学版);2002年10期
6 张利波,周济;基于高密度激光扫描点的刀具路径生成[J];华中理工大学学报;1998年S1期
7 刘磊,周艳红,周云飞;基于仿型测量数据的层切法数控加工[J];华中理工大学学报;1999年02期
8 季松玲,陈世兴;数字化制造技术在制造业中的作用与发展趋势[J];机电产品开发与创新;1999年06期
9 舒志,李璋,齐建军,许鹤峰;基于铸件毛坯零件的粗加工方法研究[J];计算机辅助工程;2003年02期
10 肖尧先,柯映林,吕震;基于三角Bézier曲面的粗加工数控编程[J];计算机辅助设计与图形学学报;2001年07期
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1 蔡玉俊;模具型腔高效数控加工策略及参数优化研究[D];大连理工大学;2006年
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1 张慧萍;数控切削加工工艺参数及刀具运动轨迹的研究[D];哈尔滨理工大学;2003年
2 潘花;基于多级特征的曲面匹配方法研究[D];大连理工大学;2006年
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1 俞芙芳,王志鑫;基于三坐标测量的产品自由曲面反求[J];工程塑料应用;2005年05期
2 黄松;王喜顺;;基于CAE和DOE技术的注射成型工艺优化[J];工程塑料应用;2010年07期
3 李东升;;复杂背景彩色静止图像的人脸检测方法[J];安防科技;2010年01期
4 徐敬广;李刚;薛彩侠;;钻铣床主轴箱数控化设计[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2009年04期
5 梁华琪,李险峰;直动偏置滚子从动件凸轮机构的优化设计[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年05期
6 钱德猛;陈园明;于媛媛;;基于灵敏度理论的某轻客车身的优化设计[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2010年02期
7 刘小英;张健;;葡萄干图像长短轴快速检测算法[J];安徽农业科学;2008年26期
8 刘刚;秦高;任雪;;响应面法优化葵花粕中绿原酸提取工艺[J];安徽农业科学;2012年21期
9 刘爱国,郑国社;安庆地区温州蜜柑最适采收成熟度指标的研究[J];安徽农业技术师范学院学报;1996年03期
10 王立萍,刘培锷,王德春,党晓莉;对安全环设计截面应力强度计算公式修正的实验研究[J];鞍山钢铁学院学报;1998年01期
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1 石勇;;传动系的优化设计[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
2 刘相;;汽车车速的计算及优化[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
3 牛雪娟;刘景泰;孙雷;;基于小波变换的栅格点云多分辨率分析[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 陈志嵩;彭远东;;直进式拉丝机组门盖系统结构设计[A];纪念《金属制品》创刊40周年暨2012年金属制品行业技术信息交流会论文集[C];2012年
5 王佳佳;廖宁放;廉玉生;刘子龙;;基于八通道成像光谱仪图像配准技术研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
6 张立红;刘泽勇;窦建忠;;冷轧带钢跑偏的调整方法[A];2011年第九届全国连铸学术会议论文集[C];2011年
7 崔胜民;张谊华;;汽车主减速器的优化设计[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
8 陈惠荣;魏涛;姜林君;王莉莉;;基于VRML的三维地形显示技术[A];第二十一届海洋测绘综合性学术研讨会论文集[C];2009年
9 刘刚;梁晓庚;;基于SIMD硬件指令加速的并行光线跟踪算法[A];第十届中国科协年会论文集(一)[C];2008年
10 童伟;申戈琍;;数控铣削加工走刀方式的研究[A];中国电子学会电子机械工程分会2007年机械电子学学术会议论文集[C];2007年
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1 肖毅;体育赛事背景广告曝光参数虚拟预测研究[D];上海体育学院;2010年
2 赵猛;大屏幕多人沉浸式立体显示系统[D];大连海事大学;2010年
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4 莫堃;基于隐式函数的曲面重构方法及其应用[D];华中科技大学;2010年
5 朱少敏;多媒体数字水印若干关键算法研究[D];中国电力科学研究院;2010年
6 徐少平;虚拟手术仿真中软组织实时形变模型的研究[D];南昌大学;2010年
7 孟凡文;面向光栅投影的点云预处理与曲面重构技术研究[D];南昌大学;2010年
8 舒振宇;网格曲面的分割算法及其应用[D];浙江大学;2010年
9 章冲;网络环境下煤矿三维建模及可视化关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2010年
10 李琨;监控技术与涌现性分析在煤矿瓦斯灾害防治中的应用研究[D];昆明理工大学;2009年
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1 李新;逆向工程模型重构及工程应用若干问题的研究[D];南昌航空大学;2010年
2 孙静;基于双目立体视觉的多相机三维重建技术实现[D];山东科技大学;2010年
3 张传晖;煤矿架空乘人装置的系统研究[D];山东科技大学;2010年
4 孙晓红;小口径深井救援机器人的设计研究[D];山东科技大学;2010年
5 杨俊杰;开源虚拟引擎三维地形环境拓展研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
6 张竑;数字媒体时代的三维动画变革研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
7 郑容;排料CAD技术对比分析与小衣片自动插入技术研究[D];浙江理工大学;2010年
8 喻英粽;基于标记约束的三维曲面拼接方法研究[D];浙江理工大学;2010年
9 李静芳;参数曲线曲面在服装CAD中的造型研究[D];浙江理工大学;2010年
10 刘博;叶片式流体设备数字化研发与优化研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
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1 张之江,于庆兵,张智强;双摄像机靶标成像视觉坐标测量方法研究[J];测试技术学报;2004年04期
2 郑德华;陈光保;王守光;;3维激光扫描数据处理的研究综述[J];测绘与空间地理信息;2008年05期
3 王心怡;;曲线加工的数控编程[J];电子世界;2012年03期
4 刘井玉,刘华明,王延福;螺旋刀刃曲线的统一模型——普通螺旋线[J];工具技术;1998年06期
5 梁振刚;郝博;;数控加工后置处理通用选配文件生成器[J];装备制造技术;2008年05期
6 胡乾坤;鲁墨武;崔秀丽;邢艳秋;;五轴数控加工中心数学模型的建立与实现[J];沈阳航空工业学院学报;2006年04期
7 李群;陈五一;单鹏;宋放之;;基于UG的复杂曲面叶轮三维造型及五轴数控加工技术研究[J];航天制造技术;2007年04期
8 严思杰,周云飞,彭芳瑜,赖喜德;大型复杂曲面零件加工余量均布优化问题研究[J];华中科技大学学报(自然科学版);2002年10期
9 唐清春;何俊;赖玉活;;BV100五轴联动加工中心后置处理的研究[J];机床与液压;2012年04期
10 洪汉玉;螺旋转子的计算机绘制与消隐处理[J];计算机辅助设计与制造;1997年09期
【二级参考文献】
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1 熊歆斌,宁涛,唐荣锡;逆向工程中散乱数据点三角剖分的波前算法[J];北京航空航天大学学报;2004年04期
2 李庆,周曼丽,柳健;基于多分辨率格网的三维物体识别方法[J];电子学报;2001年07期
3 刘健庄,谢维信,高新波,马堃;基于Hausdorff距离和遗传算法的物体匹配方法[J];电子学报;1996年04期
4 张长林,余建星,杨振国;非线性约束最优化问题的多目标模拟退火算法[J];复旦学报(自然科学版);2003年01期
5 方向,彭群生,郑家骧;2.5轴复杂型腔的刀位轨迹生成算法[J];工程图学学报;2000年01期
6 闫光荣,朱心雄,涂侯杰;基于点阵投影的粗加工新方法[J];工程图学学报;2000年01期
7 闫中飚,刘静华,闫光荣;基于留量模型的加工仿真技术[J];工程图学学报;2001年01期
8 齐涤非,杨劲松,刘国淦,辛宏伟;应用NURBS实现飞机叶片的三维重构[J];光学精密工程;2001年03期
9 马宏余,范牧昌;基于铣削特征的刀具轨迹生成[J];华东船舶工业学院学报;2000年01期
10 熊惠霖,张天序,桑农,钟胜;基于小波多尺度表示的图像匹配研究[J];红外与激光工程;1999年03期
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1 季劲松;逆向工程中三坐标测量数据处理的研究及系统开发[D];浙江大学;2002年
2 刘炉山;基于数字化样件的虚拟测量及数据处理技术[D];南京航空航天大学;2003年
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1 吴光琳,林建平,李从心,阮雪榆;基于神经网络的数控加工热误差补偿[J];机床与液压;2000年03期
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3 郭晓华,何全喜;水轮机转轮叶片数控加工初探[J];防爆电机;2003年03期
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6 郭彦萍,张和平,余英良;数控加工渐变螺距丝杠[J];现代制造工程;2005年07期
7 郭然;基于编译原理的数控程序正确性检查研究[J];机电产品开发与创新;2005年04期
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1 尹小凯;宋宗强;胡林华;;样板制造零件建立三维数模方法[A];2010年“航空航天先进制造技术”学术交流论文集[C];2010年
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4 张锋军;张茂;;数控加工进刀方式的探讨[A];安全高效矿井机电装备及信息化技术——陕西省煤炭学会学术年会论文集(2011)[C];2011年
5 ;提高框架数控加工合格率陕 西黄河集团有限公司16车间数控加工QC小组[A];2007年度电子信息行业优秀质量管理小组成果质量信得过班组经验专集[C];2007年
6 柯贤黄;钟冬平;;三座标数控加工零件表面质量分析[A];2010年“航空航天先进制造技术”学术交流论文集[C];2010年
7 王小红;;航空企业提高数控加工效率途径的探讨[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
8 田普建;曾珊琪;丁毅;;Pro/E环境下注塑模设计及数控加工[A];陕西省机械工程学会九届二次理事扩大会议论文集[C];2010年
9 田普建;曾珊琪;丁毅;;Pro/E环境下注塑模设计及数控加工[A];陕西省机械工程学会特种加工分会第九届学术年会论文集[C];2010年
10 张国栋;陈锦昌;;应用Auto CAD实现数控加工曲线拟合的研究[A];全国第十四届计算机科学及其在仪器仪表中的应用学术交流会论文集[C];2001年
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1 吴宏伟;西飞转包生产取得关键进展[N];中国航空报;2004年
2 吴宏伟;西飞转包生产取得关键进展[N];中国航空报;2004年
3 李宏文;“项目”打造工艺创新团队[N];中国航天报;2008年
4 段心鑫柯小荣;意识领先 宝玛数控服务与创新双发力[N];中国工业报;2007年
5 张养军;攻坚破难的“大能人”[N];中国航空报;2005年
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7 刘静琰 许珊;航空质协湘鄂赣分会QC小组成果丰硕[N];中国航空报;2007年
8 张建超;培育青年人才 争创一流业绩[N];中国航空报;2004年
9 沭阳县职业教育中心 魏家禹;数控专业管理试析[N];新华日报;2007年
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1 杨胜培;复杂曲面数控加工的若干基础技术研究[D];湖南大学;2009年
2 彭健钧;基于特征的复杂工件数控加工关键技术研究[D];中国科学院研究生院(沈阳计算技术研究所);2012年
3 马晓君;门五金件安装孔槽数控加工关键技术的研究[D];东北林业大学;2012年
4 李小清;螺旋锥齿轮数控加工与误差修正技术研究[D];华中科技大学;2004年
5 尹震飚;面向复杂型腔工件高效数控加工的刀具优选技术研究[D];重庆大学;2011年
6 伍铁军;数控加工仿真关键技术研究与软件开发[D];南京航空航天大学;2001年
7 樊文刚;复杂曲面宽行数控加工理论及其应用研究[D];北京交通大学;2012年
8 盛亮;基于实体的数控加工仿真关键技术的研究与实现[D];南京航空航天大学;2005年
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