《自適應複雜曲面形變的點雲數據高效數控加工方法研究》是依託大連理工大學,由徐金亭擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：自適應複雜曲面形變的點雲數據高效數控加工方法研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：徐金亭
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
越過點雲數據到複雜參數曲面的繁瑣構造過程，直接基於點雲實現複雜曲面零件的高效加工是縮短產品設計製造周期、降低製造企業生產成本的有效途徑。本項目緊緊圍繞形變複雜曲麵點雲數據的高效數控加工展開研究。擬通過複雜曲面不同描述模型間的比對，實現對形變區域的準確定位，以相應的原始刀軌、名義設計曲面或簡單逼近基面為基礎，構造高效的基本加工路徑；引入格線或點雲的參數映射技術，建立能保證基本加工路徑點與變形目標點間正確對應關係的變形矢量場；依此建立基本加工路逕自適應變形的理論模型，給出剛性定位與自由變形輪換疊代的非剛體變換求解策略，實現對加工路徑位置調整和形狀改變的靈活操控，使其逐漸適應複雜曲面形狀的變化；進而根據對加工表面形貌的準確預測結果，完成走刀行距及路徑分布的動態調整，實現對變形軌跡加工精度的精確控制。最終，通過本項目的成功實施，為複雜曲面的高效數控加工提供新的思路和技術支持。
結題摘要
越過擔斷擔點雲數據到複雜參數曲面的繁瑣構造過程，直接基於點雲實現複雜曲面零件的高效加工是縮短產品設計製造周期、降低製造企業生產成本的有效途徑。本項目緊緊圍繞形變複雜曲麵點雲數據的高效數控加工展開研究。在完成點雲數據與零件設計模型最優匹配的基礎上，給出了複雜曲面零件形變區域的快速識別方法；針對所獲得的形變區域數據或測量數據，發展出基於點雲基面導向曲線疊代投影的無干涉數控加工路徑設計方法，實現了直接面向點雲的無干涉高效數控加工；以柱面映射為基礎，引入離散曲面上徑向曲線的淋影連蒸概企洪念，通過徑向曲線間的螺線線性插值，提出了零/非采勸鞏零虧離散曲面的螺旋抑振加工方法；進而提出曲面離散點最優走刀方向到參數域的映射方法及發生走刀矢量場的流函式構造方法，給出並證明了多片曲面間走刀矢量場的光滑拼接條件，形成了兼顧離散點局部走刀方向與軌跡線族整體表達的高效加工路徑設計方法；隨後提出了新的幾何/運動/驅動物理特性約束下的五軸加工刀具姿態最佳化數學模型，給出計算陵微汽高效的變數分治求解策略，解決了傳統Sturz法及四元數位姿最佳化法引起的高速加工運動速度突變問題，可縮減高達46.7%的工具機旋轉軸角加速少盼腳遙度波動；從切削運動學及微元切削機理出發，建立了變進給/變傾角等實際加工工況下的五軸數控加工表面微觀形貌預測模型，解決了沿任意拓撲加工路徑、考慮刀軸矢量及進元甩趨給速度動態變化的五軸切削過程建模及表面形貌的精確預測問題；進行了相應的模擬仿真和實際加工實驗，實現了直接面向點雲數據的複雜曲面高效數控加工，達到了項目預期研究目標。以第一及通訊在International Journal of Mechanical Sciences (IF: 4.134) 、Robotics and Computer-Integrated Manufacturing (IF: 4.339)、Computer-Aided Design (IF: 3.049)、美國機械工程學會（ASME）權威期刊Journal of Manufacturing Science and Engineering 和Journal of Computing and Information Science in Engineering等製造領域重要學術期刊和國際會議上發表論文13篇，授權國家發明專利5項，指導博士生2人、碩士研究生9人（畢業7人）。
