基于功率随动控制拐角激光焊接质量优化

针对拐角激光焊接存在的因加减速及光斑重叠引起的能量累积问题,提出一种基于时间和空间维度、同时考虑焊接比能量与能量密度分布的功率随动控制策略,控制拐角处的能量分布,优化拐角处的焊接质量.借助于MATLAB软件分析了拐角处的激光焊接热输入和能量密度分布,优化了激光功率和焊接速度之间的匹配关系.基于团队自主研发的激光振镜焊接控制系统,以3003铝合金为研究对象进行不同拐角条件下的拐角焊接质量优化试验.结果表明,采用基于时间和空间维度的功率随动控制策略可有效改善拐角处焊缝的表面形貌,保证焊缝的均匀性,同时,在不影响熔深质量的前提下,有利于抑制拐角处的缺陷生成,提高焊缝的整体质量.创新点:针对拐角处焊接缺陷,提出基于时间与空间维度的功率随动控制策略,优化了拐角激光焊接质量.

基于MTConnect的数控机床网络化监控技术

为实现制造设备的广泛互联和远程监控,研究了利用MTConnect进行设备联网的基本方法,包括监控系统的实现架构、设备信息模型和信息采集流程。设计了一个符合MTConnect要求的数控雕刻机远程监控系统,该系统能够利用代理端和客户端的通讯通过Internet实时收集数控雕刻机的数据。分析了该机床的具体组件和属性,根据MTConnect建立了该机床的设备模型,并用可扩展标记语言编写相应的描述文件。采用C#语言和制造技术协会提供的开发工具研发了MTConnect代理端、客户端以及必要的数据处理和可视化软件模块,从而实现了该系统。通过实际加工和监控对该系统进行验证,结果表明,该系统能够方便、可靠地获取联网机床的运行信息,从一个侧面证实了MTConnect方法的可行性和有效性。

面向云制造的数控加工服务关键技术

根据云制造、云服务的原理总结了数控加工云服务的基本特征,分析了数控加工资源和能力的云服务化关键问题。为应对数控加工云服务中的工艺相关问题,设计了一个更加注重应用集成和知识管理的三层(服务管理层、应用集成层和基础数据层)云服务平台。通过服务组合和服务控制,该平台能协调从图纸到零件的整个过程,并支持多种应用方式。鉴于知识在这种服务系统的整体运行中的核心作用,基于本体技术构建了数控加工知识库的基本架构,包括概念层、领域层和规则层三个层次,分别描述概念、实例和推理规则,以有效表达数控加工服务并支持相关系统的智能行为。

面向STEP-NC控制器的数控加工工艺规划模型

STEP -NC是欧美提出的一种用以取代ISO 6983的新数控接口标准 (ISO1 4649)。分析了STEP -NC数据模型及其对数控系统的影响 ,基于STEP -NC的基本思想将数控加工中的工艺规划划分为离线规划、在线规划和实时规划 ,重点研究了基于STEP -NC控制器的在线规划问题。为了避免过多地占用加工时间 ,提出了按工步级规划→特征级规划→零件级规划的在线规划模式 ,并据此分别给出了工步级铣削用量的优化模型、特征级工艺路线的筛选方法以及基于启发式算法的工步排序方法。

基于STEP-NC的计算机数控关键技术研究

为解决数字制造系统中信息模型不统一、系统不兼容等问题,使设计到制造阶段的信息流更加通畅且可以双向流动,根据STEP-NC的发展及其数据模型的特点,研究了STEP-NC控制器的基本支撑技术。首先提出并分析了STEP-NC数据模型,介绍了在ST-Developer环境下将零件的加工程序转化为内部数据(C++对象)的方法以及从中提取信息的基本函数调用流程,然后将数控加工中的工艺信息分为3类并讨论了STEP-NC控制器的相应处理原则。在此基础上,进一步提出了单工步切削用量(铣削)的优选方法,最后讨论了将离散的工步序列细化为完整加工方案的基本方法。

自适应数控编程与加工系统的设计与实现

针对数控加工中编程与加工分离、制造与测量分离、系统间信息阻滞等问题,设计了一种集数控编程、实时控制和在线测量为一体的辅助制造系统,称为自适应数控编程与加工系统,并实现了一个原型系统。该系统包括基于PC的规划器和基于运动卡的控制器两部分,两者通过数据总线连接在一起。通过规划器和控制器的分工与协作,该系统集成了CAD信息的提取、工艺规划、代码生成与验证、机床控制以及在线测量等功能,并且能够根据工件信息以及毛坯的实际尺寸和装夹位置等自适应地进行工艺规划和加工,其可行性通过加工实验进行了验证。

STEP兼容式数控加工技术研究进展

简述了STEP-NC的基本思想和概念,分别介绍了基于应用参考模型和应用解释模型的STEP-NC实施方案,并进行了对比分析,研究了应用系统与STEP-NC的接口方法和技术,重点讨论了应用参考模型格式物理文件接口方法,应用解释模型格式文件的实现方法,以及基于可扩展标记语言的实现技术。最后,总结了STEP-NC条件下实现STEP兼容式数控编程、数控加工的相关技术、系统的研究进展和所存在的问题。

STEP-NC数控程序的信息表达与提取方法研究

首先分析了产品模型数据交换标准-数控程序的格式和数据组织结构,对其信息模型进行了分类研究,提出了基本的处理原则和方法。进一步分析和研究了几何描述信息和制造工艺信息模型及信息提取问题,给出了利用STIX库函数提取制造特征以及工艺信息的基本方法和步骤。基于上述方法实现了一个基本的产品模型数据交换标准-数控程序解释器。实际运行表明,该解释器可以有效地解释产品模型数据交换标准-数控程序。

5轴数控机床坐标系统的一个特例及其后置处理方法

介绍了一个包含倾斜转动轴的 5轴数控机床坐标系统及其在该转动轴与主轴成 4 5°角情况下的运动特点。通过对该系统中机床运动坐标系与工件坐标系关系的分析 ,给出了 5轴联动时刀轨数据的后置处理方法 ,包括工作台转角的计算和主轴运动坐标计算。

CNC系统中任意抛物线弧的插补方法及分析

从抛物线的参数化矢量方程出发,对任意抛物线弧的插补算法、偏差以及进给速度等方面进行了研究,给出了具体的插补方法。分析表明,按此方法变速插补抛物线时运算简便,实时性好,加工偏差容易控制。同时结合几何方法分析并计算了进给速度的变化范围。

轴流风机叶片的自由曲线建模研究

介绍了利用自由曲线构造轴流式风机叶型的方法 ,基于叶栅参数给出了二次Bezier型、三次Bezier型和三次B样条型叶片中线的参数方程 ,通过实例分析了它们的几何特性以及作功时加压强度沿弧长方向的变化规律 ,并与传统的双圆弧型中线进行了对比。分析表明 ,几何特性直接影响其工作性能 ,采用自由曲线构造叶型可以使轴流风机叶片做功强度的分布更合理 ,尤其是三次B样条型叶型可以保证加压强度从零开始逐渐增大至最大值 ,然后又逐渐减小至零。

STEP-NC数控程序的信息提取与校验方法研究

分析了STEP-NC数据模型及数控程序的组织结构。针对STEP-NC条件下的CAD/CAM/CNC集成,研究了从STEP-NC文件到数控加工之间所涉及的问题和关键技术,包括信息提取、现场工艺规划以及基于工步的刀具轨迹计算方法等。实现了STEP-NC信息的自动提取和刀具轨迹自动生成等主要功能模块的开发。

数控直线插补过程的一种新算法

在逐点比较法和最小偏差法基础上提出了一种新的直线插补算法。经数学方法证明 ,其逼近误差不超过半个脉冲当量。另外 ,该方法具有简明直观。

STEP-NC 2.5D铣削工步的运动特征及其数据模型

在STEP NC条件下,计算机数控系统必将向着智能化方向发展。STEP NC程序的翻译,加工任务的规划以及加工过程的实时控制是其中的必备功能。为了适应智能型STEP NC控制器中基于特征的刀轨描述方法的需要,本文通过对STEP NC铣削模型的总结和归纳,提出了运动特征的概念。运动特征以面向特征的方式从运动空间和运动属性 2方面来描述刀具与工件的相对运动。据此,文中将ISO14649标准草案中的 2. 5D铣削工步分为 3类,分析了它们的运动特征,并用EXPRESS(ISO10303 11)语言定义了数据模型,以作为STEP NC控制器规划模块和控制模块之间的接口数据模型。

面向螺杆旋风铣削工艺的STEP-NC建模及数控编程

为促进STEP-NC(ISO14649)向螺杆旋风铣削领域的拓展和应用,在现有STEP-NC数据模型的基础上定义了螺杆特征及旋风铣削工艺数据模型。首先在ISO 14649的加工特征下定义了螺杆特征,包括柱状螺杆和锥形螺杆两个子特征,在切削加工下定义了旋风铣削数据模型;然后给出基于STEP-NC的螺杆设计与制造系统集成方案;最后针对异型螺杆设计并实现了一个数控编程系统。该系统包括STEP文件翻译、特征识别、工艺规划和数控程序编写模块。该系统可以读取STEP AP203格式的螺杆CAD模型,并进行旋风铣削工艺的规划,最后生成符合ISO 14649的数控加工程序。

面向STEP-NC的数据处理与仿真平台研发

介绍了STEP-NC数据模型的基本特点,分析了数控程序中的信息类型,研究了从STEP-NC文件中直接提取制造信息的基本方法,建立了基于特征的数控加工几何仿真模型,并讨论了相应的实现方法和技术。最后在ST-Developer环境下开发了一个基本的STEP-NC支持平台,其基本功能包括STEP-NC文件的翻译、制造信息的提取、组织和图形化显示等,并能以工步为单位进行仿真。

基于B样条曲线的通风机叶型及特性分析

提出了利用B样条曲线构造风机叶片中线的新方法:以叶栅平面内特定的6个点作为控制点构造3段三次均匀B样条曲线,构成一种新型的叶片中线模型。理论分析表明,利用本方法得到的叶型具有对气流加压强度从零开始逐渐增加然后逐渐降低至零的特点。论文还计算并分析了其加压强度沿叶片中线的分布规律与设计参数的一般关系曲线,结果表明,通过设计参数的合理选取可以获得加压性能良好的轴流风机叶型。

基于STEP-NC的数控编程概要

STEP-NC是工业化发达国家基于STEP标准提出的CNC数据接口。它通过引入STEP标准和面向对象方法解决了传统数控编程标准所存在的缺点。本文简要介绍了基于STEP-NC（ISO14649）的数控编程中涉及的若干基本概念和编程特点。

轴流式三元叶片的计算机辅助成型研究

对轴流式三元叶片成型的关键技术进行了研究 ,给出了一种从有限个锥形截面出发 ,利用计算机技术描述叶片空间形状、展开叶片以及生成简便压模型线的方法。

STEP-NC数据模型和数控程序

首先简要介绍了STEP-NC数据模型与STEP的关系以及制造特征、工步等主要概念,概括了铣削模型的基本结构和组织方式。然后介绍了STEP-NC数控程序的格式和特点,重点分析了数据模型中的EXPRESS实体向文件结构的映射问题,并通过实例讨论了STEP-NC数控程序的优缺点。