典型包絡(luò)面數(shù)值建模與數(shù)控加工方法研究.pdf

1、包絡(luò)面因其成型特性，分為一次包絡(luò)、二次包絡(luò)及多次包絡(luò)，其曲面存在特殊的優(yōu)良性能，包絡(luò)面零件在航海、航空、能源、工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。為了滿足更高性能的應(yīng)用需求，對(duì)包絡(luò)面零部件的制造精度要求也越來越高。零部件的三維模型是實(shí)現(xiàn)其高精度數(shù)控制造的必要條件，而因?yàn)榘j(luò)過程的復(fù)雜性，導(dǎo)致了其建模困難，由此阻礙了包絡(luò)面精密數(shù)控加工的實(shí)現(xiàn)。包絡(luò)面三維模型的建立方法通常有布爾差運(yùn)算和數(shù)值計(jì)算兩種方法。布爾運(yùn)算建模法具有可控性差、且邊界條件施加困難

2、等缺陷；而數(shù)值計(jì)算建模方法有模型精度高、可控性好的優(yōu)點(diǎn)。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴建立了一次和二次包絡(luò)面的數(shù)值模型。本文在空間嚙合原理、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣、微分幾何學(xué)等數(shù)學(xué)方法的基礎(chǔ)上，研究分別以平面和曲面作為產(chǎn)型工具進(jìn)行數(shù)包絡(luò)面數(shù)值建模的方法，并以典型的空間弧面分度凸輪機(jī)構(gòu)和平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副為例，論證建立一次包絡(luò)面和二次包絡(luò)面的數(shù)值模型的方法。⑵設(shè)計(jì)了一次和二次包絡(luò)面復(fù)雜數(shù)值模型的求解算法。利用本文設(shè)計(jì)的算法求解包絡(luò)面復(fù)雜的數(shù)

3、值模型，得到包絡(luò)面的特征線。在特征線模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行包絡(luò)面三維實(shí)體模型的構(gòu)建方法研究。包絡(luò)面的特征線模型和實(shí)體模型為后續(xù)對(duì)它進(jìn)行數(shù)控加工提供了條件基礎(chǔ)。同時(shí)，設(shè)計(jì)開發(fā)了典型包絡(luò)面復(fù)雜數(shù)學(xué)模型求解軟件，實(shí)現(xiàn)了一次和二次典型包絡(luò)面復(fù)雜數(shù)學(xué)模型的求解。⑶在三維實(shí)體模型基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了一次和二次包絡(luò)面的數(shù)控加工。在包絡(luò)面加工方面，目前許多工廠因缺乏包絡(luò)面精準(zhǔn)的三維模型而仍采用磨削滾切加工方法，此加工方法因缺乏模型的指導(dǎo)而導(dǎo)致曲面質(zhì)量較差。構(gòu)建包絡(luò)面

4、三維實(shí)體模型之后運(yùn)用等高分層常規(guī)走刀數(shù)控加工對(duì)一次和二次包絡(luò)面進(jìn)行了常規(guī)數(shù)控加工研究，數(shù)控加工實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示數(shù)控加工的包絡(luò)面比目前工廠采用的磨削滾切法加工出的包絡(luò)面的精度要高。⑷針對(duì)包絡(luò)面的曲面特點(diǎn)提出了基于包絡(luò)特征的數(shù)控加工方法和包絡(luò)特征識(shí)別算法。提出由包絡(luò)面的特征線驅(qū)動(dòng)數(shù)控加工的新方法，區(qū)別于常規(guī)數(shù)控等高分層加工的刀具路徑。同時(shí)建立了數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，探究數(shù)控加工過程中刀位文件生成機(jī)理，為自主編寫基于包絡(luò)特征數(shù)控加工的數(shù)控代碼，實(shí)現(xiàn)