针对环形铣刀五轴加工复杂曲面的全局干涉问题,提出了一种基于参数曲面网格划分与刀具包围盒的全局干涉检测算法。首先将加工参数曲面沿参数方向进行网格划分,得到若干离散网格点;然后将环形铣刀的圆柱面用六个平面包围形成刀具包围盒,并通过曲面离散点与形成刀具包围盒的六个平面的位置关系判断曲面离散点是否落入刀具包围盒内;最后判断落入刀具包围盒内的曲面离散点是否在环形铣刀的圆柱体内,若曲面离散点在环形铣刀的圆柱体内则存在全局干涉,否则不存在全局干涉。该方法与传统方法相比极大的提高了全局干涉的检测效率,通过实例验证该方法是可行的。

五轴数控被广泛应用于复杂曲面零件的加工制造,丰富的刀轴姿态是五轴数控的优势,但干涉避让是刀轴规划的难点。将复杂曲面零件离散为点云模型,在任一刀触点处建立初始刀轴空间,计算初始刀轴与曲面离散点的间距,识别无干涉刀轴空间。针对无干涉刀轴空间为空集的刀触点进行干涉刀轴修正,并利用投影法优化计算效率。加工结果表明建立的五轴数控刀轨可实现加工干涉,同时投影法有效减少参与干涉检测检测额的曲面离散点数量,提高计算效率。

基于模压成型技术的复杂曲面光学玻璃透镜制造难度较大,主要制约因素是高精度复杂曲面光学模具的加工难度大。文中针对典型的高精度X、Y方向非等R值微小非球面模具,进行斜轴单点CXZB四轴联动超精密磨削试验,通过加工路径规划、磨削补偿、磨削表面测量与评价,验证了加工方法的可行性。研究发现,X、Y方向非等R值微小非球面模具PV值控制在0.38μm以下,表面粗糙度分别为Ra5 nm和Rz39 nm,加工表面呈光学镜面,模具加工质量完全满足后续的玻璃模压成型要求。

为了提高采用三坐标测量机进行复杂曲面高精度测量的效率，根据复杂曲面的结构特点以及三坐标测量机的测量原理，详细阐述了复杂曲面的测量定位、测量区域划分、测量路径规划以及测点数分布等测量规划技术。通过该测量方法的规划，能有效减少冗余数据的测量，简化测量数据的后续处理，为复杂曲面的快速测量提供技术指导。

随着科学技术和社会的发展，机械产品中采用了越来越多的复杂曲面，复杂曲面的应用和加工已成为机械学科研究的重要课题。对于复杂曲面，通常采用多轴数控机床加工。但是，对于复杂形状零件的加工，数控编程和反复试切又制约着机床使用效率，增加了制造成本。在未来制造技术中，虚拟制造将成为其重要组成部分。

叶轮是离心泵产品的核心零件，结构形状复杂，对其采用的普通建模手段效率低下而且质量不高。本文在研究了离心泵叶轮三维建模的一般步骤前提下，采用SolidWorksAPI参数化建模方案，以VisualBasic语言为开发工具，实现Tx2吸式离心泵叶轮的参数化建模。该系统可以快速地生成双吸式离心泵叶轮三维机械零件模型和铸件模型，提高了离心泵叶轮产品的开发效率和模型精度。

针对曲率变化大的复杂曲面喷涂问题,提出一种基于粒子群的喷涂姿态自主规划方法。该方法基于工件点云模型实现,通过改进的区域生长算法将曲率变化大的工件分割为若干简单曲面,根据喷涂工艺特点对各个简单曲面进行喷枪包围盒下采样,建立喷涂姿态目标函数,通过粒子群算法求解工件各个曲面的喷涂姿态。平均曲率范围为[2.01×10^(-6),1.83×10^(-2)]的工件试验结果表明:该方法可以有效地将复杂的曲面喷涂问题简化,将曲率变化大的曲面分割为边界规则的简单曲面,避免了待喷涂面超出工作空间或机器人进入奇异状态的问题,能够自主地实现复杂曲面的喷涂姿态规划。

针对未知复杂曲面的视点规划问题,提出一种基于边界检验进行视点自主规划的方法。基于初始视点采集的曲面点云数据建立网格模型,依据边界边与三角形的关联属性,提取当前网格模型的边界;基于边界边之间的连通性和边界的封闭性,聚类闭合边界,进而根据闭合边界的相对长短区分外边界与孔洞边界;将外边界依据边界间方向向量的夹角偏差进行分段,对应不同潜在趋势面,采用二次曲面拟合估计趋势面并求导计算法矢,结合主成分分析法确定边界最大主成分方向进行视点规划;然后基于孔洞的中心、大小与中心的法向量规划孔洞区域的观测视点;最后使用规划的外边界和孔洞的视点观测当前模型边界,进行真伪边界判断自主决策视点规划是否终止。以汽车后保险杠为规划对象,试验结果表明:该方法能够自主实现未知复杂曲面三维测量时的视点规划任务,平均...

中点误差控制刀位算法通过引入抬刀量的概念,将刀具抬离曲面极小的距离,然后调整前倾角与侧偏角以提高刀具与曲面的贴合程度来获得较大加工行宽。文中提出一种将刀触点处侧偏角进行预处理的方法,以避免因一行刀轨内侧偏角不光顺带来的刀轨波动问题。首先对曲面进行分析并选取采样点,然后对采样点处进行刀位优化算得最优侧偏角,以采样点处侧偏角值构造侧偏角二维渐变模型,通过该模型可以计算曲面上任意刀触点处的侧偏角,再通过优化抬刀量和前倾角实现刀触点处行宽最大化。以某航空发动机叶片叶身曲面为例进行了刀位优化。实验结果表明,该方法生成加工刀轨较光顺,证实了该算法的有效性。

针对复杂曲面零件加工提出一种基于UGNX五轴联动的加工方法，该方法根据曲面零件的几何特征，确定相应的编程策略、选择合理的刀轴控制方式和投影矢量，生成合理的加工路线;再针对不同的机床，定制专用的后处理驱动程序;然后建立对应的机床模型，进行数控程序校验、干涉检查、测量分析等;最后通过实际加工进一步验证加工工艺的合理性。