非圓異面零件數學建模及軌跡插補算法研究.pdf

1、非圓零件在航空航天，生物醫(yī)學，模具以及汽車制造等行業(yè)被廣泛應用[1]，這類零件普遍具有建模困難，單純使用傳統(tǒng)的畫法幾何與機械制圖難以表達清楚，以及生產周期長，工序復雜，刀具磨損嚴重，加工過程嚴重依賴操作人員的經驗等特點。因此，如何提高其制造精度，加工效率，減少刀具磨損一直是數字化制造領域的熱點。本文基于上述問題做出了如下工作：
　　概述了目前國內外對于非圓異面零件切削的研究進展和現狀，并在此基礎提出了對于國內目前存在的加工精度與國

2、外差距較大，加工效率不高等問題的一種解決方案。針對非圓異面零件的數學建模理論進行了詳細論述，在研究了Bezier曲線，B樣條曲線，有理Bezier曲線的應用領域及其優(yōu)缺點的基礎上，給出了NURBS曲線的設計算法以及權因子對于曲線特性的影響。并以星形零件為例，給出了其詳細的數學建模過程。介紹了梯形加速軌跡插補的理論和算法，在此基礎上給出了非圓零件基于梯形加速度的插補算法。同時，針對非圓異面零件，利用辛普森積分公式建立了弧長L和θ(L)之間

3、的函數關系。搭建了五軸非圓異面零件加工實驗平臺，進行了相關硬件方案的設計，對比了采用音圈扇形電機和伺服電機作為壓力角補償方案的優(yōu)缺點，確定伺服電機目前為最佳設計方案。依據切削平臺的加工性能要求搭建了五軸非圓異面零件加工實驗平臺，并且建立了五軸聯(lián)動非圓異面零件加工平臺的運動學模型。以中凸圓活塞和星形零件為加工樣本，詳細闡述了其軌跡插補算法實現過程及其對于車床系統(tǒng)動力學的影響。在實驗平臺上進行切削實驗，實驗表明基于梯形加速的插補軌跡算法對于