凸輪軸數(shù)控磨削工藝智能應(yīng)用系統(tǒng)的研究與開發(fā).pdf

1、磨削加工是機械制造業(yè)重要的加工方法，大多數(shù)情況下，作為最終加工工序的磨削加工，直接決定著工件成品的質(zhì)量。當(dāng)前磨削加工所面臨的主要問題是嚴(yán)重依賴操作人員的經(jīng)驗，磨削加工工藝方案的確定方式仍以傳統(tǒng)的“試切”法和“經(jīng)驗”法為主，加工效率低，加工柔性差，磨削加工工藝知識數(shù)據(jù)難以積累和重用。凸輪軸作為汽車、內(nèi)燃機、國防等眾多行業(yè)所需的關(guān)鍵零部件，其加工的精度、效率直接影響著發(fā)動機及相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量、壽命和節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。本文以凸輪軸數(shù)控磨削加工為研究對象

2、，以加工工藝最優(yōu)化和智能化為目標(biāo)，開發(fā)了專門針對凸輪軸數(shù)控磨削加工的工藝智能優(yōu)選與數(shù)控加工軟件平臺，該軟件平臺擁有機床庫、砂輪庫、材質(zhì)庫、冷卻液庫、工藝輔件庫等基礎(chǔ)工藝數(shù)據(jù)庫，擁有工藝實例庫、元知識規(guī)則庫、預(yù)報模型庫等工藝智能庫，軟件平臺在數(shù)據(jù)庫的支持下能實現(xiàn)凸輪軸磨削加工工藝方案的智能優(yōu)選和自動數(shù)控加工編程。由于該軟件平臺涉及的研究內(nèi)容眾多，本文主要針對磨削加工工藝系統(tǒng)運動過程的建模、凸輪軸數(shù)控磨削加工智能平臺軟件的體系架構(gòu)、磨削工藝

3、問題的定義、工藝系統(tǒng)3D虛擬磨削加工仿真、磨削加工數(shù)控自動編程等內(nèi)容進(jìn)行研究。具體所做的研究工作內(nèi)容主要包括如下：
　　建立了凸輪軸數(shù)控磨削工藝智能應(yīng)用平臺軟件的系統(tǒng)框架。確立了系統(tǒng)的運行框架及主要功能模塊，即磨削工藝專家系統(tǒng)模塊、磨削工藝智能優(yōu)選模塊、磨削誤差分析與智能補償模塊、工藝問題定義模塊、3D虛擬磨削仿真模塊、磨削速度優(yōu)化與調(diào)節(jié)模塊、磨削加工自動數(shù)控編程模塊、通用數(shù)學(xué)模型求解模塊、基礎(chǔ)工藝核心數(shù)據(jù)庫與工藝智能庫模塊等。并

4、對主要構(gòu)成功能的總體性要求和所采用的技術(shù)思路做了分析。
　　對零件加工的工藝問題詳細(xì)探討了加工工藝問題的具體信息構(gòu)成，對加工的工藝類別的具體劃分作了討論并給出了分類方法，建立了基于信息理論的制造資源信息模型和零件信息模型，在這兩個模型的基礎(chǔ)上，提出了加工工藝問題定義模塊的總體結(jié)構(gòu)，建立了工藝問題信息描述的通用模型，據(jù)此，結(jié)合凸輪軸具體加工工藝詳細(xì)闡述了凸輪軸加工工藝問題定義模型建立的過程，建立了凸輪軸磨削工藝問題定義的理論模型，并

5、依據(jù)該模型開發(fā)了對應(yīng)的功能模塊。
　　對凸輪軸磨削過程3D虛擬仿真技術(shù)的開發(fā)進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析和實踐探討。對3D虛擬仿真的框架進(jìn)行了具體設(shè)計，規(guī)劃了其主要的功能構(gòu)成。建立了磨削加工工藝系統(tǒng)幾何架構(gòu)模型、磨削加工工藝系統(tǒng)運動模型、磨削加工工藝系統(tǒng)運動模型裝配樹等仿真理論原理模型。探討了實現(xiàn)虛擬運動仿真的軌跡運動數(shù)據(jù)驅(qū)動原理與方法。通過采用OpenGL技術(shù)，實現(xiàn)了基于以上原理模型的凸輪軸磨削加工3D虛擬仿真環(huán)境及加工運動仿真等功能。

6、
　　確立及實現(xiàn)了凸輪軸磨削自動數(shù)控加工編程框架體系方案。提出了凸輪軸磨削自動數(shù)控加工編程技術(shù)框架，對砂輪走刀軌跡規(guī)劃和自動計算進(jìn)行了理論研究，提出了軌跡自動規(guī)劃與計算方案。討論了基于砂輪走刀軌跡的機床各運動軸的運動解析原理，并建立了機床運動的通用解析模型，依據(jù)該模型實現(xiàn)了機床運動仿真的數(shù)據(jù)驅(qū)動，最終依據(jù)運動驅(qū)動數(shù)據(jù)生成了數(shù)控加工程序，用于實際零件加工。
　　提出了凸輪軸磨削加工速度優(yōu)化與調(diào)節(jié)的理論原理和技術(shù)方法。根據(jù)X-C

7、軸聯(lián)動磨床的運動原理，采用三次樣條插值法，建立了凸輪轉(zhuǎn)速優(yōu)化調(diào)節(jié)的數(shù)值計算模型。結(jié)合具體凸輪軸零件及其磨削加工工藝方案的具體參數(shù)，計算出機床各運動軸加工過程的運動數(shù)據(jù)，在確保無工藝故障的前提下，最終把各軸的運動數(shù)據(jù)自動轉(zhuǎn)換為對應(yīng)數(shù)控控制系統(tǒng)的數(shù)控加工程序，從而進(jìn)一步提高凸輪軸的加工精度、表面質(zhì)量和加工效率。
　　對凸輪軸數(shù)控磨削工藝智能應(yīng)用軟件進(jìn)行了開發(fā)與實驗驗證。對軟件整體、工藝問題定義模塊、磨削加工過程3D虛擬仿真、加工速度優(yōu)