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面向加工质量细分的复杂曲面产品设计理论与技术研究

作　者: 邢元
导　师: 王太勇
学　校: 天津大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 复杂曲面产品细分法则设计曲面加工曲面加工质量细分
分类号: TB472
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在工业界,源于美学性或功能性设计需求,复杂曲面产品广泛应用于汽车、飞机、家用电器等多领域,但由于设计与加工的表示形式不统一现象的存在,难以快速高效实现精密复杂曲面产品设计制造流程。复杂曲面的设计、加工和检测成为提高产品质量的关键。细分法则具有任意拓扑性,整体连续性,表达方式多样性以及计算高效性等造型优势,在迭代中既保持复杂曲面造型特征又将信息有效过渡到加工曲面,可以解决上述难题,提高产品加工品质,缩短设计制造周期。因此,以细分法则为基础,探求面向加工质量细分的复杂曲面产品设计理论与技术,将带动复杂曲面产品设计制造产业发展。面向加工质量细分的复杂曲面产品设计理论与技术这一课题的探索与研究,主要成果与创新点如下:1、建立面向加工质量细分的复杂曲面产品设计理论,融合CAD/CAM先进思想,结合智能数控加工领域特点和优势,形成面向加工质量的产品设计流程。其重点在于以细分曲面作为载体,通过拓扑网格规划和信息递归规划,在设计曲面和加工曲面之间进行有效信息传递。2、开发面向加工质量细分的复杂曲面产品设计技术,创建初始设计曲面转化为细分曲面的过渡算法和细分曲面转化为加工曲面的过渡算法,以解决规划进程中的曲面几何特征快速有效提取,控制要素选取,细分曲面质量有效评价等难点问题,实现复杂曲面设计模型向符合加工质量设计要求的加工模型过渡。3、通过在Visual C++ 6.0中自行开发的螺旋锥齿轮设计加工软件和复杂曲面造型产品设计加工软件,对面向加工质量细分的复杂曲面产品设计算法的稳定性和可靠性进行验证。4、以螺旋锥齿轮作为复杂曲面零件代表,将面向加工质量细分的设计理论与螺旋锥齿轮齿面加工原理相结合,保证加工曲面与理论设计曲面的一致性和可加工性。从几何造型角度出发的齿面生成算法,添加经验公式,减少了对输入加工参数的依赖性,扩大了螺旋锥齿轮加工规格和种类。自行开发的五轴联动与四轴联动螺旋锥齿轮数控加工机床中误差加工补偿算法,可以保证齿面加工精度。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-25
  1.1 研究背景、研究目的和意义  9-12
    1.1.1 复杂曲面产品设计技术发展  9-11
    1.1.2 论文研究目的和研究意义  11-12
  1.2 细分法则简介  12-20
    1.2.1 Catmull-Clark 细分法则  12-15
    1.2.2 Loop 细分法则  15-17
    1.2.3 细分法则在计算机辅助设计CAD 方面的优势  17
    1.2.4 细分法则在计算机辅助制造CAM 的应用  17-20
  1.3 细分法则应用实例  20-22
  1.4 论文研究工作  22-23
    1.4.1 工作内容  22
    1.4.2 工作目标  22-23
    1.4.3 工作进度  23
  1.5 论文结构  23-25
第二章面向加工质量细分的复杂曲面产品设计理论与技术  25-41
  2.1 面向加工质量细分的复杂曲面产品设计理论  25-27
  2.2 面向加工质量细分的复杂曲面产品设计技术  27-34
    2.2.1 复杂曲面产品设计曲面向细分曲面的过渡算法  27-32
    2.2.2 包含复杂曲面特征的细分曲面向加工曲面的过渡算法  32-34
  2.3 面向加工质量细分的复杂曲面产品设计应用软件  34-39
    2.3.1 应用软件开发过程概述  34-38
    2.3.2 应用软件的数据存储格式  38-39
  2.4 本章小结  39-41
第三章面向加工质量细分的复杂曲面零件设计  41-79
  3.1 现有螺旋锥齿轮加工技术  41-47
    3.1.1 螺旋锥齿轮专用加工技术  41-46
    3.1.2 螺旋锥齿轮通用加工技术  46-47
  3.2 面向加工质量控制的螺旋锥齿轮加工技术  47-62
    3.2.1 螺旋锥齿轮设计曲面建立  47-55
    3.2.2 面向加工质量的设计技术  55-56
    3.2.3 螺旋锥齿轮精度检验  56-61
    3.2.4 对我国齿轮技术发展现状的影响意义  61-62
  3.3 螺旋锥齿轮设计加工软件  62-74
    3.3.1 螺旋锥齿轮设计加工软件功能设计  62-63
    3.3.2 螺旋锥齿轮设计加工软件界面设计  63
    3.3.3 螺旋锥齿轮设计加工软件主要功能函数结构  63-67
    3.3.4 算例  67-74
  3.4 数控加工机床在线误差补偿算法  74-77
    3.4.1 螺旋锥齿轮准用加工机床的误差公式推导  74-75
    3.4.2 螺旋锥齿轮数控加工机床误差补偿算法  75-76
    3.4.3 计算机辅助制造软件中的加工修正模块  76-77
  3.5 本章小结  77-79
第四章面向加工质量细分的复杂曲面计算机辅助造型产品设计  79-97
  4.1 复杂曲面产品设计加工实例选取  80-81
  4.2 复杂曲面产品设计加工技术  81-89
    4.2.1 总体技术思路概括  81-82
    4.2.2 复杂曲面产品的曲面特征提取与曲面重构  82-88
    4.2.3 面向加工质量的设计技术  88-89
  4.3 复杂曲面产品设计加工软件  89-95
    4.3.1 复杂曲面产品设计加工软件功能设计  89-90
    4.3.2 复杂曲面产品设计加工软件界面设计  90-91
    4.3.3 复杂曲面产品设计加工软件主要功能函数结构  91-93
    4.3.4 算例  93-95
  4.4 本章小结  95-97
第五章结论与展望  97-100
  5.1 结论  97-98
  5.2 未来工作展望  98-100
参考文献  100-107
发表论文和科研情况说明  107-108
致谢  108

面向加工质量细分的复杂曲面产品设计理论与技术研究

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