基于机器视觉智能切割坡口的研究与应用

描述了免示教零件坡口切割中心先进的软硬件集成能力。切割方式可以采用火焰切割或等离子切割,满足碳钢板不同尺寸、不同精度的直线、弧线的无人化柔性加工作业。在硬件上,配置六轴机械臂、切割系统、打磨系统、自动进卸料系统和尺寸可定制的工作台;在软件上,搭载免编程工业软件和视觉算法系统,规划机器人的运动路径并实时纠偏,确保生产精度、自动化上下料及加工,有效提高切割效率和切割品质。快速响应生产制造节拍的同时满足小批量、多品种的坡口加工需求,有效实现了机器人在坡口切割领域的创新应用。

小模数弧齿锥齿轮半滚切切齿加工方法研究

为了大幅度提高齿轮传动性,解决传统机械结构弧齿锥齿轮滚切双面法铣齿加工(即双重双面法)齿面啮合质量难以控制的问题。这里提出了小模数弧齿锥齿轮半滚切加工方法,详细地介绍了加工的相关理论计算和机床的刚性改造,分析了机床带有对刀装置的结构能保证均匀的齿切加工余量。通过生产实践,结果表明:该加工方法将有助于提高小模数弧齿锥齿轮加工效率,提高齿面啮合质量,降低生产能耗,对小模数弧齿锥齿轮的加工有一定的借鉴作用。

格里森制摆线齿锥齿轮齿面失配分析与轮齿接触仿真

为了能够对格里森制摆线齿锥齿轮啮合性能进行综合评判,提出集齿面失配分析、齿面接触仿真和齿面加载接触仿真于一体的系统性评价方法。构建刀盘数学模型和刀倾法切齿加工数学模型,获得理论齿面。研究与大轮齿面完全共轭的小轮基准齿面及齿面Ease off拓扑计算方法。在此基础上,基于齿轮啮合数学模型,研究齿面接触分析解析计算方法,构建齿面加载接触分析有限元仿真流程。最后以一对格里森制摆线齿锥齿轮为例进行了齿面失配分析和轮齿接触仿真,算例仿真结果与格里森软件一致,验证了齿面接触仿真算法的正确性,同时也表明采用有限元方法进行齿面加载接触分析在啮合性能评价方面具有较大的直观性。

基于斜角切削模型的弧齿锥齿轮加工残余应力仿真分析

针对成形法铣齿加工弧齿锥齿轮大轮,对切削速度、切削深度、进给速度等切削用量对加工表面残余应力的影响规律进行了研究。根据成形法切削加工弧齿锥齿轮的特点,建立斜角切削有限元三维仿真模型,对齿轮的切削加工过程进行模拟分析,运用单因素法分别模拟了切削速度、进给速度、切削深度以及冷却液对工件表面残余应力的影响。由模拟仿真结果得知,弧齿锥齿轮斜角切削已加工表面残余应力沿层深呈“勺形”分布且表面为残余拉应力,亚表面为残余压应力,表面切向残余应力大于轴向残余应力;表面残余拉应力会随进给速度和切削速度的增大而增大,残余应力的层深随进给量的增大而加深,切削深度对残余应力的影响不明显;添加冷却液能够降低表面的残余拉应力。研究为弧齿锥齿轮切削加工残余应力分析提供了理论参考。

弧齿锥齿轮成形加工切削力理论模型

针对弧齿锥齿轮成形法中切削力计算的问题,提出了一种理论计算方法,将铣齿过程中的复杂状况转化为力学模型,并对力学模型进行求解。首先,结合弧齿锥齿轮成形法加工状况,采用斜角切削理论推导出弧齿锥齿轮微观切削力模型;其次,分析成形法加工弧齿锥齿轮中的切削面积,结合弧齿锥齿轮微观切削力模型计算出弧齿锥齿轮成形法切削力;最后,计算一定工况条件下的切削力。计算结果与仿真、实验数据具有较好的一致性,表明理论模型适用于弧齿锥齿轮成形法切削力的预测,并且大幅缩短了计算时间。

基于3D视觉的机器人坡口切割站系统设计

目前工程机械行业中大部分钢板工件为了确保焊接质量,需要对其进行坡口切割,而目前基本采用桁架搬运及火焰切割为主,效率低及作业强度大。为了提高坡口切割质量、工件坡口切割的生产效率以及确保焊接质量,文中设计了一种基于3D视觉定位与牛眼平台定位相结合的机器人自动上下料坡口切割工作站系统,该系统结合了工业机器人技术、图像处理技术及等离子切割技术。通过实际生产表明:该工作站的视觉引导定位与机械定位精度到达±1 mm,且同等工件的生产效率提高40%,极大提高了工程机械领域钢板的坡口加工效率。

用于型钢切割的机器人离线编程路径规划

造船行业需要用到大量的型钢,针对实现型钢的自动切割与划线问题,对机器人离线编程技术进行了研究,开发了用于型钢切割的机器人离线编程系统,实现型钢切割的自动化.重点对型钢切割机器人离线编程中的路径规划进行深入研究,开发了坡口切割特征建模的路径偏置和路径求交算法,分别完成了扁钢和角钢切割的仿真和坡口切割试验.结果表明,切割路径规划算法能够完成型钢坡口切割和过棱切割,坡口角度的最大误差小于1°,切割过程平稳,能够满足实际型钢切割的要求.

球面渐开线齿形弧齿锥齿轮精密切齿方法

为了对具有球面渐开线齿形的收缩齿制弧齿锥齿轮实现精密切削,在切削形成齿轮齿面时,使工件的基圆锥与假想球面大圆平面做纯滚动运动,并以位于大圆平面上的圆弧曲线为刀刃.圆弧刀刃绕自身回转,基锥、大圆平面和刀刃三者按定比传动关系的回转运动在形成齿面所需要的运动关系的同时,形成切削齿面所需要的切削速度,使刀刃尾端沿齿根切出,避免干涉.设计了球面渐开线齿形弧齿锥齿轮切削试验的装置和刀具,验证了切削方法的正确性、有效性和可行性.结果表明:用合适的圆弧刀刃可以1次切削成形整个齿面,可以实现正确退刀,大、小齿轮及凸、凹齿面可以在一台机床上完成切削加工,且无需更换刀具,所加工的齿轮可以互换并实现定比传动.

螺旋锥齿轮四轴联动数控两刀法加工

国内普遍采用五刀法加工Gleason制的螺旋锥齿轮副,需要5道工序才能完成大轮和小轮的粗精切,机床生产效率低、调整时间长.为此,针对国产四轴联动数控铣齿机提出了两刀法加工原理,使用双面刀盘并利用刀盘中心的轨迹运动完成对小轮凸面的精加工.通过改变刀位的方法实现设计要求的齿长曲率,以达到较好的接触情况,并建立了螺旋锥齿轮两刀法数字化加工模型.最后分别利用齿面接触分析(TCA)和实验,与格里森单面刀盘五刀法加工进行对比,结果表明:两刀法减少了加工工序,加工时间可节约40%;虽然改变了小轮内刀直径,但可以灵活方便地通过轨迹运动实现齿长曲率,得到较好的接触情况.实验得到的齿面接触区与TCA分析结果基本相同.

锥齿轮设计制造现代应用技术的研究

研究了弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮的新切齿计算方法,开发了包含新切齿算法和旧切齿算法的相应程序模块的应用技术软件系统。该系统可完成SGM、SFM、SGT、SFT、HGM、HFM、HGT、HFT切齿法的齿坯几何参数、切齿调整参数、轮齿接触分析、磨齿调整参数和根切检验等计算。新切齿算法能指定大轮齿面上接触区中心的位置,该处的接触区长度,接触迹线的方向和轮副相对运动角加速度等参数。系统用户友好,易操作使用。

重型弧齿锥齿轮铣齿机数控加工模型建立与仿真

通过分析弧齿锥齿轮加工原理及传统机械摇台式弧齿锥齿轮铣齿机的结构和机床运动关系,建立了弧齿锥齿轮铣齿机加工坐标系。采用刀盘主轴进给方式代替传统的整体工件箱部件或摇台部件进给方式,建立了重型弧齿锥齿轮铣齿机三维结构模型。分析了由传统机械摇台式弧齿锥齿轮铣齿机调整参数转变为重型数控弧齿锥齿轮铣齿机调整参数的原理和计算方法,建立了重型弧齿锥齿轮铣齿机的数控加工模型。通过计算实例,得到了重型数控弧齿锥齿轮铣齿机铣齿加工时机床各运动轴的瞬时位置。建立了重型弧齿锥齿轮铣齿机仿真加工机床模型,并进行了仿真加工,仿真结果满足弧齿锥齿轮铣齿机功能性验证要求。

螺旋锥齿轮切齿仿真和虚拟齿面误差检验

介绍了利用CATIA软件对螺旋锥齿轮整个齿轮进行完全自动化切齿的仿真方法,即在CATIA中通过编程输入机床的位置和运动参数,控制齿坯和刀具之间的关系,以便进行切齿仿真,实现了高精度齿面的虚拟加工。介绍了在CAT-IA中导入格里森TCA方法,得到理论齿面离散点后直接在软件中将仿真的齿面与理论齿面比较来验证齿面精度的方法,不仅可以仿真出高精度三维理论齿面与过渡曲面,还将为误差齿面的有限元分析以及研究机床的切齿误差形成原理及补偿方法(切齿调整)提供一个虚拟的三维齿面数据研究平台。

Phoenix Ⅱ数控螺旋锥齿轮铣齿机加工仿真

针对传统螺旋锥齿轮三维实体造型方法的不足,分析了螺旋锥齿轮铣齿加工的基本原理以及Phoenix Ⅱ数控螺旋锥齿轮铣齿机加工运动的数学模型。以AutoCAD为开发平台,利用AutoCAD内嵌的VBA编程语言,建立了基于尺寸驱动的齿坯和刀盘的实体模型,将Phoenix Ⅱ数控铣齿机各轴的运动转化为刀盘和齿坯之间的相对位置调整,通过刀盘和齿坯实体之间的相减布尔运算模拟铣齿加工过程,为精确生成齿轮的三维实体模型以及验证机床调整参数提供了解决方法。通过仿真实例验证了仿真算法的正确性。将传统机械摇台式机床的调整参数转化为基本机床调整参数,亦可利用所开发的铣齿加工仿真系统生成齿轮的实体模型。

圆波导劈形端口辐射器的数值分析

高功率微波运用的圆波导劈形端口辐射器（Ｖｌａｓｏｖ－Ｎａｋａｊｉｍａ辐射器）的辐射场可视为由平开口圆波导的辐射场和在该辐射场中的劈形国波导段的散射场叠加而成。运用等效电磁流原理数值求解Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ－ｋｏｔｔｌｅｒ积分获得圆波导ＴＭ_０１模的辐射场，再应用物理光学方法计算劈形段的散射场，并将计算的远场方向图与实验结果比较，获得较满意的一致。

基于齿面发生线的弧齿锥齿轮切齿运动分析

为了展成切削出无理论误差的球面渐开线齿形的弧齿锥齿轮齿面,采用以齿面理论发生线作为刀刃的切削方法.分析了此方法所需要的运动及运动的实现方法.结果表明:采用此种方法切齿时,机床运动与结构简单,刀具简单,仅需1次工件装卡即可完成弧齿锥齿轮凸面、凹面的粗加工和精加工;大齿轮和小齿轮、左旋齿轮和右旋齿轮均可以用同一机床、同一刀盘完成切削,且容易调整齿面接触区.

弧齿锥齿轮铣齿机切削系统时序辨识

为了提高弧齿锥齿轮加工精度和切齿效率 ,提出弧齿锥齿轮铣齿机切削系统的时序分时建模系统辨识方法。通过对 Y2 2 5 0型铣齿机工件主轴垂直和水平方向的振动测试 ,应用研制开发的时间序列分时建模程序包 ,得出该机床固定安装法的切削系统模型 ,并进行了模态分析及时序谱分析。噪声方差很小 。

基于解析计算的螺旋锥齿轮切削仿真算法

为检验螺旋锥齿轮数控机床的加工运动过程,提出一种基于解析计算的切削仿真算法。将刀盘切削轮坯形成齿面的过程离散成一系列刀片圆锥体切削轮坯层圆的切削运动,通过解析计算求解圆锥体和层圆的交点来获得分布均匀的齿面数据点,实现螺旋锥齿轮多次切削可视化仿真,并量化切削所用刀片数,生成具有真实齿面的螺旋锥齿轮数字化模型。仿真生成的齿面点与CAD软件求解的仿真齿面点一致,验证了算法的有效性。

基于实际切齿方法的弧齿锥齿轮建模与仿真

提出了一种基于实际切齿方法的弧齿锥齿轮建模方法。利用展成法的原理,模拟弧齿锥齿轮的实际加工过程,把前后两次切齿刀刃所在直线的交点作为齿面点,推导出弧齿锥齿轮的数学模型。利用VB编程实现切齿参数的计算和调整,得到弧齿锥齿轮的齿面点。基于Pro/E用曲面重建的方法得到三维螺旋齿面,建立了弧齿锥齿轮的三维实体模型。利用Pro/E对齿轮副进行装配和动态干涉检测,以便进行切齿参数的调整,得到满足使用要求的齿轮副。通过一个实例说明了建模、装配、动态检测的过程。

基于Pro/ENGINEER、ANSYS软件的刨齿刀有限元分析

介绍了在PRO/ENGINEER2001中建立刨齿刀的模型,并在Ansys软件中进行了有限元分析,证明了刨齿刀在切削时刀尖部分的应变最大,与实际中刨齿刀的刀尖部分易破损相吻合。

等基圆曲线齿锥齿轮精确三维建模

为了进一步的来分析等基圆曲线齿锥齿轮的啮合和传动特点,以等基圆曲线齿锥齿轮的特征原理为基础,研究了齿轮的齿线特性以及刀具设计的方法。通过对指状铣刀进行运动分析,建立齿轮轮坯的切齿坐标系,完成齿轮齿面方程的求解。利用MATLAB对求解出的齿面方程进行编程处理,得到等基圆曲线齿锥齿轮单个齿凹凸齿面点云数据;将齿面点云数据按照特定的规律导出DAT文件;以DAT文件为建模基础,利用三维造型软件UG生成等基圆曲线齿锥齿轮精确三维模型。通过3D打印技术打印出来UG生成的齿轮三维模型,为在通用数控机床上利用指状铣刀铣削等基圆曲线齿锥齿轮提供了理论基础。