在阅读和消化大量国内外文献资料的基础上,本文对模具自由曲面的机器人自动精加工技术做了较为全面的综合评述,重点介绍了机器人自动打磨和抛光精加工模具自由曲面的关键技术—加工工具的轨迹规划方法和轨迹生成算法。主要内容分为以下几个方面: 首先,介绍了机器人打磨和抛光精加工系统的机构组成和工作原理,运用D-H方法对机器人运动学方程的建立和求解作了详细的讨论。 其次,介绍了机器人打磨和抛光精加工系统中的工具轨迹规划方法,系统地阐述了行切法轨迹规划和环切法轨迹规划的原理和特点,指出:由于打磨和抛光精加工中工具位姿的实时变化,环切法轨迹优化使打磨和抛光工具的运动表现为两个直线运动和两个转动的三维空间组合;行切法轨迹优化使打磨和抛光工具的运动表现为两个直线运动和一个转动的二维空间组合,基本走刀轨迹被限制在二维平面中,它所要求的运动关节组合最少,能够方便地回避干涉和避免机构奇异点。因此,在自由曲面打磨和抛光精加工的轨迹优化中,行切法的整体效果要优于环切法。 最后,提出了对模具自由曲面采用行切法进行打磨和抛光精加工的刀具轨迹生成算法:将刀具路径离散成点集,获取离散点的坐标后直接输入,由系统进行光顺和插值处理,生成刀具轨迹线。作者利用Visual C++6.0开发工具,在Windows2000操作系统下编程实现了上述功能。 本文通过系统地研究采用工业机器人对模具自由曲面进行打磨和抛光精加工的相关技术,构建了打磨和抛光机器人运动规划的基本理论框架,提出了打磨和抛光工具轨迹生成的计算方法,所取得的研究结果可以作为研制新一代模具自由曲面自动精加工设备的理论和实验依据。