复杂曲面数控加工仿真及误差分析

论文摘要

在复杂曲面数控加工过程中,由于刀具的插补运动轨迹与理论轨迹之间必然存在一定的误差,因而导致实际加工曲面与理论曲面之间存在误差。本文从理论的角度探讨了复杂曲面数控加工中非线性误差的分析方法问题,以空间点接触啮合的基本原理为理论基础,提出了一种数控加工复杂曲面的速度分解仿真算法。首先,结合空间点接触啮合原理及复杂曲面的包络法数控加工原理,对该仿真算法进行了详细的阐述,其次,对仿真的具体过程进行了说明,详细阐述了该仿真算法的实现过程。本文提出的仿真算法的突出特点是把复杂的仿真问题转化成了非线性方程组的求解问题,从而使仿真过程得到简化。此外,本文还建立了实际曲面与理论曲面之间的法向误差模型,对法向误差的计算过程进行了说明。文中最后选取了一个比较有代表性的模型,通过对其进行建模和编程,验证本文的复杂曲面仿真算法和误差分析方法。本文针对复杂曲面的加工仿真及误差分析问题在思路和方法上进行了新的探索,其原理比较简单,易于理解,并且计算方便,避免了大量计算带来的种种弊端。本文用仿真的方法求出刀具插补运动生成的实际加工曲面,并与理论曲面比较,计算法向误差,与以往的用刀位轨迹误差间接控制曲面误差的方法相比,提高了误差分析的精度和可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外复杂曲面数控加工技术的现状及发展趋势
• 1.3 误差分析的意义及分析方法
• 1.4 仿真研究现状与发展趋势
• 1.5 课题的主要工作
• 1.6 课题研究的目标和意义
• 第二章 相关基础理论
• 2.1 最小有向距离理论
• 2.1.1 最小有向距离理论中的基本概念
• 2.1.2 最小有向距离原理
• 2.1.3 最小有向距离算法
• 2.2 空间啮合的基本原理
• 2.2.1 空间啮合的坐标系及其变换
• 2.2.2 相对运动速度
• 2.2.3 啮合方程式
• 2.3 本章小结
• 第三章 复杂曲面的数控加工仿真
• 3.1 通用刀具的几何定义
• 3.2 各种刀具的求解算法
• 3.3 数控加工的仿真算法
• 3.4 包络面的几何仿真算法
• 3.5 仿真算法实现
• 3.5.1 刀具表面的法矢量模型
• 3.5.2 加工运动分析
• 3.5.3 仿真算法
• 3.6 本章小结
• 第四章 误差分析
• 4.1 法向误差模型的建立
• 4.2 法向误差的计算
• 4.3 程序设计
• 4.3.1 程序说明
• 4.3.2 程序流程图
• 4.4 小结
• 第五章 复杂曲面CAM系统设计
• 5.1 工件数据输入
• 5.2 刀具输入
• 5.3 仿真及误差分析
• 5.4 小结
• 第六章 仿真实例及误差分析
• 6.1 模型的参数方程
• 6.2 仿真误差分析
• 第七章 结论
• 参考文献
• 附录A 论文程序
• 在学研究成果
• 致谢