典型包絡面數值建模與數控加工方法研究.pdf

1、包絡面因其成型特性，分為一次包絡、二次包絡及多次包絡，其曲面存在特殊的優(yōu)良性能，包絡面零件在航海、航空、能源、工業(yè)等領域的應用越來越廣泛。為了滿足更高性能的應用需求，對包絡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現其高精度數控制造的必要條件，而因為包絡過程的復雜性，導致了其建模困難，由此阻礙了包絡面精密數控加工的實現。包絡面三維模型的建立方法通常有布爾差運算和數值計算兩種方法。布爾運算建模法具有可控性差、且邊界條件施加困難

2、等缺陷；而數值計算建模方法有模型精度高、可控性好的優(yōu)點。
　　本研究主要內容包括：⑴建立了一次和二次包絡面的數值模型。本文在空間嚙合原理、坐標轉換矩陣、微分幾何學等數學方法的基礎上，研究分別以平面和曲面作為產型工具進行數包絡面數值建模的方法，并以典型的空間弧面分度凸輪機構和平面二次包絡環(huán)面蝸桿副為例，論證建立一次包絡面和二次包絡面的數值模型的方法。⑵設計了一次和二次包絡面復雜數值模型的求解算法。利用本文設計的算法求解包絡面復雜的數

3、值模型，得到包絡面的特征線。在特征線模型的基礎上進行包絡面三維實體模型的構建方法研究。包絡面的特征線模型和實體模型為后續(xù)對它進行數控加工提供了條件基礎。同時，設計開發(fā)了典型包絡面復雜數學模型求解軟件，實現了一次和二次典型包絡面復雜數學模型的求解。⑶在三維實體模型基礎上實現了一次和二次包絡面的數控加工。在包絡面加工方面，目前許多工廠因缺乏包絡面精準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而導致曲面質量較差。構建包絡面

4、三維實體模型之后運用等高分層常規(guī)走刀數控加工對一次和二次包絡面進行了常規(guī)數控加工研究，數控加工實驗結果顯示數控加工的包絡面比目前工廠采用的磨削滾切法加工出的包絡面的精度要高。⑷針對包絡面的曲面特點提出了基于包絡特征的數控加工方法和包絡特征識別算法。提出由包絡面的特征線驅動數控加工的新方法，區(qū)別于常規(guī)數控等高分層加工的刀具路徑。同時建立了數控機床運動學模型，探究數控加工過程中刀位文件生成機理，為自主編寫基于包絡特征數控加工的數控代碼，實現