【摘 要】
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现今中国航空航天事业的发展迅速,天宫搭建、嫦五奔月,大型蒙皮零件的加工生产需求越来越大,蒙皮镜像铣系统逐渐成为大型蒙皮零件加工设备发展的最新方向和技术。但蒙皮零件在实际加工时会因为夹持系统而发生严重变形,导致蒙皮上的弯曲轮廓很难加工。并且蒙皮零件特殊的加工工艺在加工时要保证加工刀路等步距、无交叉、无抬刀和无残留等。为了解决上述问题,定义了蒙皮零件四类加工特征,识别各类加工特征间的相交特征,并以蒙皮
【基金项目】
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国家自然科学基金(No.51775328)——基于面型重构与刚度适配的薄壁件镜像高效加工理论与方法;
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现今中国航空航天事业的发展迅速,天宫搭建、嫦五奔月,大型蒙皮零件的加工生产需求越来越大,蒙皮镜像铣系统逐渐成为大型蒙皮零件加工设备发展的最新方向和技术。但蒙皮零件在实际加工时会因为夹持系统而发生严重变形,导致蒙皮上的弯曲轮廓很难加工。并且蒙皮零件特殊的加工工艺在加工时要保证加工刀路等步距、无交叉、无抬刀和无残留等。为了解决上述问题,定义了蒙皮零件四类加工特征,识别各类加工特征间的相交特征,并以蒙皮零件的特征识别与重构为基础,对蒙皮进行参数化等距划分自动生成加工刀路,识别和消除加工残区。在此基础上热流测地线测距对蒙皮曲面等距映射自适应调整加工刀路,生成了满足蒙皮零件的镜像铣加工特殊要求的优化刀路。1、定义蒙皮零件四类加工特征,并识别各类加工特征间的相交特征。构建属性面边图,并以此为基础提取加工种子面,初步识别了蒙皮零件相交加工特征。在初步识别结果上,定义加工特征极点,划分加工区域,重构加工特征,从而进一步识别与重构蒙皮相交特征。输出蒙皮零件加工区域划分后的加工特征,为后续刀路自动生成提供支持。2、针对蒙皮镜像铣技术加工过程中极易产生变形的问题,以蒙皮零件的特征识别与重构为基础,计算刀具姿态、有效切削半径和加工行距。提出一种对蒙皮进行参数化等距划分的蒙皮刀路自动生成算法。在蒙皮零件加工特征识别和重构以及划分加工区域的基础上分割刀路,以布尔并运算获得最终可加工区域,以布尔差运算识别加工残区。区分蒙皮零件刀路加工残区类型,最终生成优化刀路。使用VS2015/C++实现开发,以具有典型的飞机蒙皮工件进行验证,该方法对绝大多数的飞机蒙皮加工系统适用。3、在蒙皮刀路自动生成的基础上,提出一种基于热流测地线的蒙皮曲面等距映射自适应加工方法,将测得的点云转化为三角形网格来表示变形曲面,基于均匀采样策略对标称曲面上的一些点进行采样,并分配相应的变形曲面上的采样点,构造两组点之间的等距映射;根据两组点的热流测地线距离的偏差,计算标称曲面与实际曲面的匹配精度使曲面匹配误差最小;根据等距曲面映射结果,自适应调整刀具轨迹,补偿变形误差。切削实验结果表明该方法加工大型薄壁蒙皮时的轮廓精度明显提高。综上,本文以蒙皮零件的特征识别与重构为基础提出了镜像铣加工刀路自动生成及自适应补偿算法,并识别和消除了加工残区,对所提出的镜像铣加工刀路生成及自适应补偿进行实验分析,验证算法的有效性。在五轴镜像铣加工过程中,经过上述过程,最终达到提高五轴镜像铣机床刀路精度的目的。
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