非圓異面零件數(shù)學建模及軌跡插補算法研究.pdf

1、非圓零件在航空航天，生物醫(yī)學，模具以及汽車制造等行業(yè)被廣泛應用[1]，這類零件普遍具有建模困難，單純使用傳統(tǒng)的畫法幾何與機械制圖難以表達清楚，以及生產(chǎn)周期長，工序復雜，刀具磨損嚴重，加工過程嚴重依賴操作人員的經(jīng)驗等特點。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。本文基于上述問題做出了如下工作：
　　概述了目前國內(nèi)外對于非圓異面零件切削的研究進展和現(xiàn)狀，并在此基礎(chǔ)提出了對于國內(nèi)目前存在的加工精度與國

2、外差距較大，加工效率不高等問題的一種解決方案。針對非圓異面零件的數(shù)學建模理論進行了詳細論述，在研究了Bezier曲線，B樣條曲線，有理Bezier曲線的應用領(lǐng)域及其優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，給出了NURBS曲線的設(shè)計算法以及權(quán)因子對于曲線特性的影響。并以星形零件為例，給出了其詳細的數(shù)學建模過程。介紹了梯形加速軌跡插補的理論和算法，在此基礎(chǔ)上給出了非圓零件基于梯形加速度的插補算法。同時，針對非圓異面零件，利用辛普森積分公式建立了弧長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驗平臺，進行了相關(guān)硬件方案的設(shè)計，對比了采用音圈扇形電機和伺服電機作為壓力角補償方案的優(yōu)缺點，確定伺服電機目前為最佳設(shè)計方案。依據(jù)切削平臺的加工性能要求搭建了五軸非圓異面零件加工實驗平臺，并且建立了五軸聯(lián)動非圓異面零件加工平臺的運動學模型。以中凸圓活塞和星形零件為加工樣本，詳細闡述了其軌跡插補算法實現(xiàn)過程及其對于車床系統(tǒng)動力學的影響。在實驗平臺上進行切削實驗，實驗表明基于梯形加速的插補軌跡算法對于