基于VERICUT的数控铣床仿真与优化

利用UG的建模功能构建XKA714机床几何模型,基于VERICUT软件与机床实际结构及其运动关系建立其虚拟的仿真系统,并以此虚拟机床环境对某零件进行加工仿真,对其刀位轨迹进行优化,获得优化的数控程序。然后进入现实机床进行实际加工,验证所构建虚拟仿真系统的正确性与可行性。虚拟仿真与实际加工结果表明,虚拟仿真加工对提高零件加工效率和加工质量,降低加工成本具有积极的作用。     

一个面向5轴曲面加工的实时NURBS曲面插补器

提出了一个实时非均匀有理B样条(NURBS)曲面插补器,论述了5轴平头刀加工方法运用Taylor展开和坐标变换方法分别推导并实现了NURBS插补、刀具有效加工半径、刀具补偿以及逆运动变换等算法。与传统自由曲面加工不同的是,所提出的插补器能根据刀触点进给率而非刀位点进给率实时生成计算机数控(CNC)机床运动指令。对实例零件曲面进行演示与仿真分析结果表明该曲面插补器可以应用于5轴曲面加工中。     

基于VERICUT的车铣复合加工中心虚拟仿真研究

针对多轴联动车铣复合加工中心运动关系复杂、加工准备时间长、干涉碰撞易发生的特点,本课题在研究机床结构特征的基础上,构建了基于VERICUT的车铣复合加工中心虚拟加工环境,重点研究了虚拟机床的建模方法,包括几何模型,运动模型和控制系统模型的定制,特别是专用数控指令的定制方法,实现了零件数控加工前的仿真校验。     

铣削加工用混联机器人参数曲线插补方法

传统加工装备难以满足高速、高精度、高柔性加工需求,研发高性能加工装备势在必行。以实现航空制造领域高速高精度加工为研究目的,提出一种基于混联机器人平台的加工方法。介绍一种新型五轴混联加工机器人(TriMule),并建立其运动学逆解模型。为提高加工精度,阐述了参数曲线插补原理及其在混联机器人加工装备上的应用。最后结合螺旋铣孔加工工艺,在混联机器人加工平台上进行钛合金铣孔试验。仿真和试验结果表明,采用参数曲线插补方法,能有效限制进给率波动,改善混联机器人加工精度。总结全文,指出混联机器人具备高刚度、高速度、高精度及高柔性等特点,在航空制造领域具有广阔的应用前景。     

虚拟机床加工系统中机床结构的描述及实现

在虚拟机床加工系统中 ,虚拟机床拓扑模型的建立是全部工作的基础。本课题采用运动链的机构代码 ,建立了机床结构的描述方法 ,实现了虚拟机床加工系统中机床结构的确定     

低速走丝线切割机上下异型面加工

用X、Y、U、V四轴联动控制的方法,实现低速走丝线切割机床的上下异型面切割,是国内首创的通用锥度切割新工艺.使用该工艺可以加工任意上下异型复杂锥度型面工件,因而使低速走丝机具有三维工件的切割能力.     

十轴六联动双光束激光焊接及其跟踪控制技术

T型接头常见于大型构件的筋壁板,其加工方法和质量往往影响着整个结构件的性能。研制了十轴六联动双光束激光焊接机床,其中六轴联动控制单元实现了在三维激光焊接中对位置和姿态的控制,同时对T型接头两侧进行实时焊缝测量,实现了对双侧焊缝的跟踪与补偿。通过对试验件的焊接,验证了十轴六联动双光束激光焊接及其跟踪控制系统满足大型结构件三维T型接头加工要求。     

一种机器人砂带磨削的路径规划方法(英文)

机器人砂带磨削系统具有弹性接触和宽行加工两个显著优点,被广泛应用在具有复杂工件的终加工领域,提高表面质量和加工效率。有关在曲率约束下的磨削路径规划研究较为少见。由于工件与接触轮之间存在复杂的弹性接触,因此,机器人磨削路径可以利用接触运动学的一般方法来求解。机器人砂带磨削过程且需要满足一般的砂带磨削工艺要求,其中最重要的是保证接触轮与工件的局部几何特征贴合。在曲率较小的局部,相邻刀位点的弧长加大,以保证加工效率。相反地,在曲率较大的局部,相邻刀位点的弧长较小,以保证加工精度。利用一系列平面与目标曲面相截,得到相应的截平面的轮廓曲线。对于任意一条轮廓线,优化相邻刀位点之间的弧长,在曲率较大的局部增加一个中间刀位点。本文提出了一种包含弧长优化和主曲率匹配的磨削路径生产方法,通过离线仿真验证了有效性,并利用该方法提高了曲面的磨削质量。该路径规划方法为生成光顺且精确的机器人曲面磨削路径提供了理论依据。     

关节机器人制孔过程仿真系统开发

针对不同类型制孔机器人的仿真,提出了一种机器人可重配置的建模方法。该方法根据机器人的不同类型,建立虚拟的部件及运动关系树结构,对机器人的结构进行不同的配置。采用面向对象技术,在Windows操作平台上选用Visual C++6.0结合SGI公司提供的OpenGL库进行开发。针对一款携带制孔末端执行器的关节机器人,在仿真系统上进行机器人配置,结合关节机器人运动学方程及轨迹规划实现机器人模型在软件界面中的动态显示。     

数控车削加工仿真系统结构研究

根据实际加工情况提出了一种虚拟NC车削加工的仿真系统的设计及实现原理。在Visual C++平台上利用OpenGL技术建立虚拟加工机床数字化模型,用C++语言实现物理仿真相关的各个数学模型的建立,进行虚拟环境下数控车削加工的几何仿真及物理仿真,实现产品的虚拟车削制造。     

失重状态下旋转陀螺交互操作的仿真研究

针对在地面难以使用实物进行空间操作任务训练的问题,提出了一种基于人机交互和物理引擎技术的交互操作虚拟仿真方法,并实现了失重状态下旋转陀螺的虚拟操作训练。实现中首先建立航天员和陀螺的三维图形模型和用于碰撞检测的物理模型,并采用虚拟现实设备数据手套和位置跟踪仪实时跟踪获取受训人体的实时运动数据,用于交互控制虚拟航天员的运动,最终通过物理引擎及仿真算法计算失重状态下旋转陀螺的运动状态。结果显示,该方法较好地解决了旋转陀螺定轴特性仿真问题,能够满足虚拟训练的实时性和有效性要求。     

铣车复合加工技术在薄壁机匣加工中的应用

通过铣车复合加工技术在航空薄壁机匣加工中的应用,更进一步认识到铣车复合加工中心设备功能的重要性,掌握了在线测量自动找正、铣车复合自动换刀加工、铣车复合虚拟仿真加工等加工技术,形成了整体环形薄壁机匣铣车复合加工典型工艺路线。采用铣车复合加工技术进行工艺改进,充分地发挥机床的功能,缩短了工艺路线,采用在线测量、车铣复合、虚拟仿真等加工技术,保证了加工过程的可靠性,能够大幅提高加工效率、降低加工成本,保证加工质量。     

惯性平台误差标定仿真数据源建模研究

为满足平台导航方式自标定算法对仿真数据源的需求,归纳总结了标定算法对仿真数据源的要求,提出了用于产生标定仿真数据的平台运动学模型.该模型在反映误差作用的同时回避了平台复杂控制系统和动力学特性,采用运动学微分方程描述台体在指令角速度激励下相对惯性空间的运动,通过代数方程描述加速度计的输出和框架角输出.在典型轨迹下,对仿真...     

椭圆振动切削加工的同步控制研究

利用椭圆振动切削加工的回转体表面微织构是在机床主轴旋转、平台进给和装置椭圆振动的联合运动下得到的,机床主轴转动与装置位移输出如果不能保持完全的实时同步,会造成微织构加工的偏差。为了解决这一问题,提出了一种新的基于转角的同步控制方法,该方法在主轴的对位基准处实现装置正弦信号的复位,以修正转速漂移造成的加工位置误差,并通过判断主轴角度信号实时输出对应幅值电压来实时同步信号输出和机床旋转运动。基于LabVIEW FPGA搭建同步控制模块,经试验验证,利用该方法加工的矩形阵列微织构轴向排列与中轴线平行,与周向排列的夹角和仿真结果的偏差不超过0.1°,织构深度随转角的不同发生预设的变化,因此,同步控制方法具有实时同步控制椭圆振动切削装置的能力。     

复杂曲面零件五轴加工刀轴整体优化方法

 针对复杂曲面零件五轴加工中刀轴矢量变化剧烈、严重影响工件表面加工质量的问题,提出一种基于临界约束的五轴刀轴矢量整体优化方法。首先,构造了给定切触点处所有可行摆刀平面,并在摆刀平面内根据临界约束计算出临界刀轴矢量,在获得临界刀轴矢量的基础上,对其进行平面映射,建立了刀轴摆动的初始可行域;其次,通过对初始可行域进行均匀离散,根据离散点之间相对位置关系构造邻接矩阵,并结合最短路径搜索算法获得了初始参考刀轴,从而构造了新的刀轴摆动可行域;最后,建立当前切削行内无干涉且相邻刀轴变化最小的刀轴矢量优化模型,实现自由曲面五轴加工无干涉刀轴矢量的光滑控制。两种自由曲面叶轮的加工算例分析表明,采用本文方法获得的刀轴矢量可以明显改善机床的运动性能,避免了刀具干涉的产生,可提高复杂曲面零件的加工质量与效率。     

面向五轴数控加工仿真的机床运动位姿算法研究

数控加工仿真是制造业发展过程中数字化与智能化的集中体现,然而现有研究在机床运动位姿计算精度上还存在不足,如未考虑数控系统指令模式、加减速控制以及机床几何误差等约束条件。针对上述问题,本文对五轴机床仿真运动算法进行研究,首先对五轴数控机床拓扑结构、模型和坐标系进行了完整定义,在此基础上探索了基于数控系统指令模式的刀具轨迹仿真密化以及相应的时间标记计算方法,并结合五轴数控机床几何误差模型,得到了更符合实际几何状态的机床模型运动位姿。通过对仿真机床实例的拓扑结构建模、刀位轨迹仿真密化以及机床模型位姿计算,对所提出的机床运动位姿算法进行了验证,证明该算法的可行性和有效性。     

轮腿式火星探测机器人的多目标协同控制

火星探测任务要求机器人具有对未知的不规则地形的自适应能力和动态稳定性。针对轮腿式火星探测机器人,提出了基于运动学反解模型、车体姿态和轮壤接触力的多目标协同控制策略。通过车体姿态调整运动学建模、一阶低通滤波及腿部阻抗控制算法和基于腿部运动危险系数的重心高度调整算法,实现了车体姿态的跟踪控制、轮壤恒力接触控制和重心最优高度控制,提升了轮腿机器人在非结构地形中的自适应能力、运动稳定性及腿部运动空间的安全性。在MATLAB和UG中建立联合仿真模型,验证了控制策略的有效性。     

菱锥式无级变速器的原理和工艺

一、原理和结构机床上广泛采用的齿轮变速箱是一种分级调速装置,只能得到有限的几级或几十级速度。无级变速器则不同,它的输入轴为一固定转速,其输出轴却可在一定范围内变换成所需的任意转速。如果在机床的主运动或进给运动中采用无级变速器,便可以在加工中得到理想的切削速度和进给量。这对于更好地满足加工零件的工艺要求,保证加工质量和提高生产率都具有重要作用。而且,无级变速器能在运转中变速,易于实现自动化。     

圆锥表面螺旋槽缠绕网格的数控加工方法

为探索圆锥表面螺旋槽缠绕网格结构的数控加工方法,从圆锥等螺距螺旋线参数方程入手,经过坐标转换,推导出螺旋槽的加工刀位点信息,最终实现在三轴联动机床上采用恒定刀轴角度对圆锥表面等螺距螺旋槽的数控加工。研究结果表明,此类加工方法加工出的螺旋槽侧壁和底部垂直度达到0. 02 mm,表面粗糙度达到1. 6μm,槽深6～6. 03 mm,与五轴加工相比均有显著提升,而且加工效率提高一倍,成本降低68%,在工程中可以推广应用。     

基于Adams的并联打磨机器人复杂加工轨迹规划

研究了基于PMAC的三自由度并联打磨机器人,根据加工对象提出一种新的轨迹规划方法,该方法通过软件adams的逆向仿真实现原动件的轨迹规划。最后通过对并联机器人的运动学仿真,并做出误差分析,根据仿真结果说明这种方法对于并联机器人的可行性。