复杂曲面机器人磨抛技术研究现状与趋势展望综述

在航空、能源、交通、军工等国家战略领域中,针对复杂曲面零件的自动化、高质量和高效率磨抛需求,对近年来国内外工业机器人磨抛加工关键技术及集成系统的研究和应用进展进行了综述。首先,从复杂曲面机器人磨抛机理及工艺优化、磨抛运动轨迹规划、磨削力控制等方面总结了复杂曲面机器人磨抛技术的研究成果;然后,介绍了国内外机器人磨抛集成系统应用现状;最后,分析了复杂曲面机器人磨抛技术的主要问题以及发展趋势,为该技术的发展提供了重要的指导和方向。研究结果表明:当前该技术存在的主要问题包括磨抛机理不够清晰,数学模型不够准确,复杂曲面机器人磨抛轨迹规划效率不高,磨抛力的控制仍不够精准等;另外,磨抛工艺参数优化、机器人力位混合控制、机器人高精度标定与误差补偿、基于数字孪生的机器人磨抛在线监控、机器人磨抛细分应用场景等方面的研究和实践将极大地推动机器人磨抛技术的发展和应用。

STL文件格式在反求造型中的应用

分析STL文件格式在现实中的应用情况,提出在反求造型中,使用STL文件格式的优势.在了解STL文件格式的基础上,以STL文件格式在反求工程中的曲面拼接的应用为例,阐述STL文件格式在反求造型中的优缺点.针对STL文件格式存在冗余量大的问题,提出去除冗余量,以及在Visual C++平台上使用OpenGL快速显示STL文件格式三维实体的方法,给出使用OpenGL命令进行三维实体模型变换的具体方法.实验证明,它可以使拼接过程的计算量大大减少,也提高可视化曲面拼接的效率.

STL曲面模型精度区域精准化方法研究

针对STL曲面模型中关键区域的曲面表示精准化问题,提出了相关的精度区域精准化方法。利用这一方法不但确保了曲面各部分在不同精度要求的情况下,达到良好的光顺效果,而且缩短了STL文件尺寸,减少了计算机对STL文件数据的处理量,加快了计算机对该文件的运行速度。

STL格式下隐形装备表面的分形维数计算

介绍了STL文件的存储格式,对STL文件存储的离散点进行了表面的线性拟合,根据分形维数的计算方法推导出了拟合曲面的维数计算方法。为了验证提出方法的正确性,利用此方法计算了STL格式下维数为2.05的Weierstrass-Mandelbrot曲面的分形维数,其结果为2.035 8,与已知维数吻合。此方法为STL格式下隐形装备的特征研究提供了一种新的途径。

板材液压成形技术与装备新进展

随着板材零件向大尺寸、薄壁、深腔、复杂曲面以及难变形材料方向发展,具有低成本、高柔性的板材液压成形技术在航空、航天、汽车等制造业受到高度重视,并面临新的机遇和挑战。介绍板材液压成形技术的发展现状,重点介绍近年发展的径向主动加压充液拉深、预胀充液拉深、正反向加压充液拉深、双板成对液压成形和热态液压成形技术。分析国内外板材液压成形技术在汽车、航空航天等领域的应用现状,综述板材液压成形装备的研制进展,介绍正在研制的世界最大的吨位为150 MN、液体容积为5 m3的液压成形装备,对板材液压成形技术的发展趋势进行展望。

大型非球曲面超精密复合加工机床

详细介绍了“大型非球曲面超精密复合加工机床”．该机床具有磨削、铣削、车削等多种加工功能,采用了高精度的FANUC系统,在X横向导轨上设计了独特的卸荷系统,在Z垂直导轨上设计了精确的配重系统,主轴转速为150 r／min,可加工最大尺寸为φ1 200 mm的工件．用高精度的电感测微仪和自准直仪对机床进行了检测,结果表明:其数控系统位置及控制分辨率为0．05μm,主轴回转精度为26 nm．最后,用该机床进行了超精密加工试验,经检测,其加工工件的表面粗糙度Ra优于15 nm,实现了大型非球曲面的超精密加工．

基于双线性插值拟合的山形曲面面积计算

为了准确估算山形曲面面积,采用基于双线性插值拟合的方法进行计算。利用分片双线性插值函数拟合山形曲面函数,将山形曲面面积的计算转化为分片双线性插值函数所表示的分片曲面面积之和的计算,给出山形曲面面积近似计算公式和数值算例。同时,讨论近似计算的计算精度,并给出一个数值算例。数值结果表明:该方法能有效拟合山形曲面,并计算山形曲面面积。

复合平面摆动展成电解加工整体构件异形面的成形分析及应用

各类新型航空发动机中大量采用整体结构件,其异形面加工一直是机械制造中的难点。提出整体构件异形面的复合平面摆动展成电解加工方法,用一次进给'电解'达到型面加工要求。分析复合平面摆动展成电解间隙动态过渡过程,进行成形规律分析;以整体涡轮大扭曲叶片型面为研究对象,优化复合摆动展成进给加工轨迹,设计有补液流场的薄片底板与阴极体的组合式阴极,进行复合摆动展成进给电解加工试验,一次进给电解同时去除叶片通道两面余量,达到精加工效果;验证此方法加工变断面整体构件在生产率、精度、成本等方面的技术优势,为复合平面摆动展成电解工艺的拓展应用建立基础条件。

提高曲面近似展开精度的方法与实现

通过对不可展曲面近似展开精度的研究,提出了根据曲面曲率的大小对曲面自动进行网格划分;通过对综合展开误差数据场进行数据拟合来选取最优展开基点;基于空间曲面与其展开图间近似的等距变换关系进行展开样板的误差矫正等3种方法,这几种方法的实现在不同程度上有效地减小了曲面的近似展开误差,提高了曲面的近似展开精度。

一种精度可控的CAD网格模型及轻量化算法的研究

针对现有三维CAD系统中,CAD网格模型显示精度固定,难以动态调整以及细分后网格数量过多等瓶颈问题,在原始模型基础上,结合CAD模型中边、面等几何与拓扑信息,提出了一种精度可控的三维CAD网格模型。根据该模型的结构特点,采用曲面内部插值与边界曲线插值相结合的轻量化分类细分算法来实现模型精度调整,并有效控制细分后的网格数量,可满足三维CAD系统对模型精度可控、减少网格数量的需要。

逆向工程中基于精确截面信息的曲面拟合

针对带有精确截面信息的有序离散点的三维曲面重构问题,提出了一种NURBS曲面快速重构方法。该方法有效地减少了运算数据量,提高了运算效率,同时改进了传统曲面拟合在处理非均匀截面数据点时曲线曲面形状的失真和运算的不稳定现象,最后应用三维图形标准以及图形函数库在实际系统中验证了该方法的有效性。

MasterCAM的曲面精加工

从应用的角度介绍了MasterCAM的各种曲面精加工方法,比较了各种精加工方法对不同零件的加工效果和应用场合。

带有精确截面信息的一种曲面重构方法

逆向工程中需要由测量点重构曲面 ,并且在特定位置有精确截面轮廓信息。针对有序离散点 ,提出二次反算的方法。首先反算构造有序离散点的整体c2 连续的插值曲线 ,通过自变量的域变换 ,精确得出所须插值位置的坐标值 ,然后采用NURBS曲面进行控制点反算 ,得到分块连续的曲面模型 ,特定截面轮廓在块连接处精确得到 。

基于微平面法的空间曲面在线检测的研究

空间曲面的数控机床在线检测技术的研究必将丰富和完善数控机床在线检测技术、发挥良好的经济和社会效益。为提高空间曲面检测精度和检测效率,针对空间曲面测量的主要关键技术进行深入研究。首先研究了计算机辅助数控机床在线检测系统的组成和工作原理,为空间曲面在线检测的研究奠定理论基础;提出了采用微平面法进行空间曲面的在线检测,以提高了检测精度和检测效率;进行了相关试验来验证空间曲面的微平面检测方法的可行性。

精密雕刻技术在复杂曲面模具加工中的应用

研究了精密雕刻技术在复杂曲面模具加工中的优势,采用非标准小刀具使精雕机床能够实现在加工中心、数控铣上无法完成的小尺寸加工。提出将精密雕刻技术应用于复杂曲面模具的加工,完成复杂曲面细小特征的加工,从而提高模具加工的速度,加快新产品开发的进度,降低开发成本,实现模具的快速制造,改变了传统的仅依靠数控铣床、加工中心进行模具制造的模式。最后以某塑料件模具的加工为例,阐述了精密雕刻技术在模具加工中的应用方法。

曲面片的可展度及其最佳展开基点

本文通过对不可展曲面近似展开误差机理的分析研究，提出了曲面片最佳展开基点和曲面片可展度的概念和实现方法，研制了曲面展开和误差分析计算机辅助系统。实验证明，展开基点的选取和可展度的判别是提高曲面片展开精度的重要因素。

低应力变频振动精密下料的频率控制曲线的研究

阐述了低应力变频振动精密下料的工作机理。根据变频振动下料系统构成和坯料断面的质量要求,建立了多种变频振动下料的振动频率控制曲线,并详细地论述了各振动频率控制曲线的工作特性和参数配置。最后,完成了材质分别为LY8、20钢、45钢、T8钢等棒料在不同振动频率控制曲线下的变频振动下料试验。通过对试验结果的观察分析,确定了较为理想的振动频率控制曲线。

特种电极零件曲面的CAD/CAM

简述了对某在研设备中一个关键电极零件的CAD/CAM进行了探讨,即由离散点云构建曲面模型;曲面的加工工艺,包括装夹工艺、走刀路径设计、加工精度控制等。实践表明,此方法和措施切实可行。

面向数控渐进成形方向优化的模型曲面重建研究

为了优化数控渐进成形方向,需要旋转调整数字模型的姿态,使其按照所希望的某一成形方向重新定向和定位,然而这会导致模型底面与定位面脱离,二者之间出现曲面缺少的问题。提出了基于STL(Sterolithography)模型的区域填补算法(模型底面和定位面之间空缺填补),即依据模型底面边环上点的切向量将模型底面边环投影至定位面并确定填补区域在定位面上的三角网格化区域,在对区域三角网格化的基础上运用最小二乘法进行了曲面拟合进而生成填补曲面。算法应用实例表明,此算法快速有效,生成的填补曲面平滑连续。

便于刃磨的曲面冲切模设计

介绍了一种便于刃磨的曲面冲切模 ,利用该模具结构可以改进某些传统的冲压工艺过程 。