数控车削虚拟加工环境全景仿真技术

指出目前数控加工仿真的缺陷并提出解决方法 ,实现含有整个数控车削加工环境的全景仿真 ,可表达几何仿真、加工过程仿真及加工质量仿真。作为基层关键技术 ,为解决当今切削加工仿真及其运行模式所存在的问题提供了一条有效的新途径。

基于虚拟制造的数控车削加工仿真技术

针对虚拟制造基层关键技术一数控车制加工仿真问题进行分析并提出解决方法．实现含有整个数控车削加工环境的全景仿真，可表达几何仿真、加工过程仿真及加工质量仿真．为解决当今切削加工仿真及其运行模式存在问题，提供一条有效新途径．

机电跟踪控制公用转阀变换系统

应用公用控制理论，设计出只有一组控制油孔控制多个油缸的公用转阀，此转阀体积小、工作可靠、加工容易。采用机电跟踪控制公用转阀变换系统，实现了机床变速的远距离集中控制，还可根据要求实现给定顺序的变换。系统具有结构简单、体积小、工作可靠等特点。

不同模数齿轮副齿数方案的计算机辅助设计

提出齿轮变速机构中不同模数齿轮副齿数方案的CAD 方法,根据需要可给出符合传动比要求的标准齿轮和变位齿轮齿数方案,传动比存在许用误差的标准齿轮齿数方案,以及综合优化齿数方案。

用于公用控制件的二元周期序列的组合计数

该文以组合计数理论为基础，推导出排除等价序列和排除子周期序列的本原周期序列数目计算公式，并给出高效算法，使搜寻公用控制方案中可用序列的基序列数目约缩为全部的１／４．同时，给出自互反、自互补和自互反补序列的计数公式，又应用Ｓｔｉｒｌｉｎｇ渐近公式求出当序列周期较大时各种特殊序列数目的比例关系。所导出的公式不仅完善了公用控制理论，而且使长周期可用序列的搜寻工作量减小近３／４。

三位公用控制件状态重复数目及最佳方案选择

引入三元状态数字概念，给出三位公用控制件可用方案中公用控制点状态重复数目必须满足的不等式，用这些不等式可排除大量不可用方案，大大减少了方案搜寻工作量。针对最佳方案选择问题，应用组合数学推导出含某种状态变动次数的可能方案数目公式，进一步给出不含大波动的方案数目，即最佳方案数目．为三位公用控制件的研究提供了理论基础．

一种并联机床运动平台位姿测量方法

提出一种采用附加测量机构直接测量并联机床运动平台位姿精度的方法。其基本思想是根据运动平台的运动特性在固定平台和运动平台之间增设附加测量机构，当运动平台运动时带动测量机构运动，通过安装在测量机构上的传感器测得广义坐标参量， 经运动学建模即可得到运动平台的位姿。当测量机构位姿正解求解速度满足实时控制要求时，利用该反馈信息对机床进行实时精度补偿和控制。基于上述思想建立的并联机床位姿测量系统可部分排除机床切削力变形和运动副间隙等误差， 从而提高机床的位姿测量精度。以一种五坐标并联机床为例，介绍采用附加测量机构直接测量运动平台位姿精度的建模方法。其中， 测量机构的综合十分重要。测量机构的组成决定了运动学模型的复杂程度， 即决定了运动学模型的计算效率。

数控车床虚拟制造环境技术研究

提出数控车削特征参数化造型方法 ,实现含整个数控车削加工环境的全景仿真。基于切屑形成的几何形状及位置建立屑型判别式。基于屑型单体造型特征 ,利用特征体参数化方法实现加工过程切屑仿真。提出“三瞬心”成形法及“误差集聚法”,可模拟车削加工实际成形过程 ,预测加工误差趋势 。

并联机床平面约束机构误差分析与建模

针对五轴数控机床平面约束机构进行了误差分析 ,指出了并联机床平面约束机构误差主要影响因素为机构的制造误差和安装误差·前者与由其引起的约束机构顶边中点沿x方向的位移成非线性关系 ,而后者则成线性关系·提出了一种依据测量数据反演非线性误差模型的建模方法 ,给出了五轴并联机床约束机构实测信息与模型输出间的多项式误差模型·比较仿真结果与测量结果可知 ,基于上述方法建立的误差模型精确 ,进而利用该模型对机床进行实时精度补偿 。

并联Stewart机构位姿误差分析

从并联机构与串联机构的运动学等效 ,并联机构本身特征与并联机构实际工作空间出发 ,考虑各分支末端误差对最终运动平台末端误差的影响 ,提出了并联机构位姿误差放大因子分析法·依据位姿误差放大因子具有对误差定量分析的特点 ,该分析方法既可用于机构参数优化 ,又可用于结构精度设计· 最后 ,给出了一个实例说明本方法的有效性·

虚拟数控车削加工精度预测研究

加工质量预测是虚拟制造实用化的重要标志之一。基于虚拟数控加工环境研究车削加工直径尺寸形成机理，简化工艺系统尺寸链得出三瞬心法预测工件加工精度的理论模型；在对工艺系统运动误差和切削力变形误差检测与辨识的基础上，给出了可视化交互式的仿真界面，实现对虚拟数控车削加工精度在线预测；通过试验验证了预测模型的有效性。该研究方法可以用于其他切削加工方式的加工精度预测。

数控车床加工精度预测系统研究

研究车削加工直径尺寸形成机理 ,简化工艺系统尺寸链得出三瞬心法预测工件加工精度的理论模型 ;在对工艺系统运动误差与切削力变形误差检测与辨识的基础上 ,给出了可视化交互性的仿真界面 ,实现对数控车床加工精度在线预报 ;试验验证了模型的有效性。

圆弧样条逼近为机械零件几何轮廓的自动编程

在对直线、圆弧、曲线和切线赋予方向后，给出圆弧样条逼近平面参数曲线和平面列表点曲线。这个方法克服了大挠度高精度及巨量编程的困难，特别避免求解可能不收敛的非线性方程组。描述一个核心程序用于数控加工中机械零件几何轮廓的自动编程。

金属切削加工切屑形状参数的量化计算

分析金属切削加工中切屑形成及变形规律 ,确定主要影响因素 ,建立数学模型 ,对切屑形状参数进行量化计算 ,为切削加工过程仿真提供依据。

并联机器人机床运动学正、逆解

基于一般ＳＴＥＷＡＲＴ机构研制的并联机器人机床是新一代智能化金属切削加工机床．然而，机床的运动学位置正、逆解呈强非线性，求解困难．出于机床精度的需要，本研究的模型样机在结构上采用了滚珠丝杠传动，因此又带来了关节运动耦合，导致机床运动学位置正、逆解求解更加复杂．利用运动学等效的原则，引入整机等效串联机构及分支等效串联机构，以等效广义坐标为中间变量建立机床运动学正、逆解求解迭代算法．仿真与控制实验表明，该算法具有收索速度快便于实际应用等特点．

车削加工物理仿真实现技术

提出误差集聚法 ,可建立多误差因素共同作用下的切削加工数学模型 ,使之纳入机床加工过程的几何与物理误差。提出车削加工切点法 ,可应用于其它类型机床的切削加工物理仿真。根据误差敏感方向 ,将三维误差简化为二维平面误差。在车削加工工件尺寸及形状皆连续动态变化时 ,应用有限元方法准确计算出工艺系统因弹性变形所引起的误差。给出的误差综合模型 ,既适合车削加工误差的分析与控制 。

广义系统状态反馈H_∞控制的一个条件

采用状态空间方法 ,讨论一类广义系统的基于静态状态反馈的 H∞ 控制问题 ,得到了该问题满足可解性的一个充分必要条件 :某个基于系统参数阵的广义代数 Riccati不等式有满足一个广义约束的解。借助于广义代数 Riccati不等式的解 ,给出一个所要求的且结构简单的控制器构造。若广义系统满足正交条件 ,则所得结论可进一步简化。

切屑生成、卷曲、折断过程的实时仿真研究

通过对切削控制机理的研究 ,采用特征造型法和基于不同切削机理的特征分类拓朴造型法 ,实现切屑生成、卷曲、折断过程的图形生成及实时仿真 ,完成了切屑仿真与“高真感虚拟数控车削加工环境”的“无缝”连接 ,并对切屑仿真的研究前景进行了探讨。

基于测量数据反演并联机床非线性位姿误差模型

利用最小二乘技术识别模型参数 ,将非线性问题作线性化处理 ,提出了一种基于测量数据反演非线性误差模型的建模方法。结合算例 ,指出了此类模型设计应注意的问题。五轴并联机床约束机构误差模型仿真结果表明 ,由此得到的误差模型精度高。利用所得模型对机床位姿进行补偿 。

四坐标位姿测量仪设计研究与误差分析

四坐标位姿测量仪是针对某轻型汽车底盘前悬置横梁上四孔位姿测量而设计的新型仪器·该测量仪以六自由度并联机构作为执行机构 ,能够迅速准确地到达被测孔的实际位置 ,测量头具有对非测量参数误差的自适应和自调整能力·采用比较法实现参数测量·该机构结构新颖 ,测量效率高·系统分析研究了各因素造成的测量误差 ,指出了减小测量误差的措施 ,从而为精确设计测量仪提供了可靠依据·