面向机械臂3D打印的曲面分区算法

多自由度机械臂3D打印能够突破传统平面分层熔融沉积3D打印工艺单一模型生长方向的限制,支持多方向打印。曲面分层和分区规划是机械臂打印的前提。对于具有多支柱结构或曲面变化率较大的模型经过曲面分层后,会呈现出多岛屿的曲面结构特征。传统的基于空间与平面映射关联的分区方法及基于曲面曲率特性的分区方法存在点面信息丢失、区域关系无法准确构建、子区域数量过多、区域划分不合理等问题。针对这些问题,提出基于曲面分层的复杂多岛屿分区方法。通过遍历每个曲面层信息,判断需要分区的曲面层;采用广度优先搜索算法提取同一封闭区域内的点面信息以及轮廓信息;依据原曲面层点面信息的关联将新存储的面片信息进行更新组合成新的曲面完成区域划分。最终,对具有多支柱结构和外表面凹凸变化较大的两种模型进行分区,路径规划的仿真及机械臂3D打印实验证明了该分区方法的可行性。

基于曲面分区的多道次数控渐进成形轨迹生成

为实现含有直壁等难成形曲面的高效成形,以三角网格模型为研究对象,提出基于曲面分区的个性化多道次数控渐进成形方式和在各曲面分区内进行各道次成形加工所需轨迹生成方法。给出了基于可成形性的三角网格曲面分区算法和通过偏置来生成各曲面分区多道次螺旋线成形轨迹的方法。算法应用实例表明,该方法能够对曲面进行分区,并为相关曲面分区生成光滑连续的多道次螺旋线成形轨迹。

面向高效节能的复杂曲面分区数控铣削加工优化方法

复杂曲面加工常采用统一的切削参数和刀具路径完成整个曲面加工,未考虑复杂曲面几何特性变化对能耗和加工时间的影响关系。以复杂曲面为研究对象,根据曲面曲率特性并运用模糊聚类算法对复杂曲面进行分区。在此基础上,针对每一个分区曲面,采用正交试验方法确定能耗和加工时间综合最优的切削参数和刀具路径,即实现复杂曲面加工总能耗最低和加工时间最短。最后,将所提出的曲面分区铣削优化方法与传统曲面整体铣削方法作对比,验证了所提方法的有效性。

局部几何特征急变类零件分区变参工艺制定方法

高端装备中许多关键零件存在局部几何急变特征,由于多采用难加工材料、特殊结构,加工难度大,或者虽能加工但效率极低,无法满足高端装备快速发展的需求。随着数控加工技术的发展,局部几何特征急变类零件的高效数控加工技术成为目前工业生产领域研究的热点与难点。鉴于局部几何急变特征的存在,局部几何特征急变类零件采用统一工艺参数进行整体加工的加工工艺对该类零件适用度降低,制约了此类零件加工效率的提升。针对局部几何特征急变类零件,研究复杂曲面CAD模型基于局部几何急变特征的快速分割方法及功能结构件基于机床动态特性的加工误差模型,由此提出了局部几何特征急变类零件分区变参工艺制定方法,最终根据加工区连续特征生成序列化加工程序,可在数控加工设备上实现局部几何特征急变类零件高质高效加工。研究成果为局部几何特征急变类零件加工工艺制定提供了一种新方法。

曲面离散载荷在仿真分析中的施加方法

针对有限元仿真分析中曲面上大量离散分布载荷施加困难的问题,提出了基于曲线拟合和线性插值的曲面分区拟合法,应用于由单调曲线回转而成的轴对称曲面上,求出载荷值沿各曲面分区的函数表达式,并通过表达式进行快速有效加载,提高了有限元前处理的效率。在模型风洞试验仿真分析中对该方法进行了应用验证,结果表明,该方法简单有效且能保证较高的精度。

金属板材数控渐进分区分阶段成形研究

为解决现有金属板材数控渐进反向成形中板材件深度过大、挤压工具长度不足、支撑坯料的厚度不够以及挤压工具与工件干涉等问题,提出了一种根据板材件深度、挤压工具长度、支撑坯料的厚度以及挤压工具与工件干涉等情况、将待成形件模型和支撑模分区后分阶段成形的方法。给出了分区分阶段成形工艺方案,利用数字模拟分析了该工艺方案的可行性,并通过分区分阶段成形实验,实际制作了钣金件。研究结果表明,分区分阶段成形方式可应用于钣金件的制作。