曲面光顺与数控加工干涉分析方法研究

作     者：潘思远 

作者单位：北京交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：蔡永林

授予年度：2018年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

主      题：曲面光顺 全局干涉 局部干涉 干涉修正 

摘      要：随着航空航天、汽车、模具等领域技术的发展,数控加工技术被广泛地应用于复杂曲面零部件的制造。其中,基于逆向工程的数控加工技术已经在制造周期上表现出明显优势,在理论上仍然需要开展研究工作。本文以复杂模具曲面扫描数据为研究对象,针对扫描数据中出现的散乱噪声点,导致重构曲线和曲面不光顺问题,提出了一种整体光顺曲面数据点的方法;针对大尺寸圆环刀加工过程中的全局干涉和局部干涉问题,提出了干涉分析方法。并通过加工实验验证了方法的有效性。主要工作如下:(1)重构曲面的整体光顺。针对曲面点云切片数据提出滚轮法光顺曲线方法,对曲面切片数据中的噪点处理,保证曲面切片轮廓光顺;在此基础上,提出滚球法光顺曲面方法,对曲面中另一参数方向进行光顺,以保证切片之间的光顺,从而完成曲面切片数据到加工曲面的整体光顺。(2)数控加工全局干涉分析方法研究。在已有复杂曲面数控加工刀位规划的基础上,利用包围盒法对被加工曲面与刀架进行全局干涉分析。建立干涉分析几何模型,构建不规则多面体计算刀架与加工曲面间最大干涉量,对干涉刀位进行修正,进而重新规划刀位点。(3)数控加工局部干涉分析方法研究。通过计算数控加工刀位轨迹中刀具与复杂曲面之间的最小距离,判断此时刀具在被加工曲面上是否存在干涉点,并计算出最大干涉量。根据曲面上干涉点和干涉量对刀位重新修正,得到无局部干涉的刀位。(4)数控加工实验。以鞋楦曲面的数控加工为例,编写后置处理加工程序,在数控机床上进行精加工实验,分析实验结果,验证本文提出的干涉分析及干涉修正方法的有效性。