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连续进动气囊抛光技术研究

作　者: 陈伟强
导　师: 计时鸣；张利
学　校: 浙江工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 模具连续进动离线规划原型系统切速度分布切削方向切削特性
分类号: TG580.692
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

利用六自由度机器人控制气囊抛光工具应用于模具自由曲面,可以有效的提高模具曲面的质量。气囊抛光方式有多种,其中进动抛光方式能改变抛光轨迹的方向,去除模具前道工序痕迹,获得高品质的光滑表面。本文基于课题组的前期进动抛光研究成果,对模具自由曲面的行切法加工方式的连续进动气囊抛光进行深入研究,建立了连续进动的运动模型和切速度分布模型,确定了影响切削特性的最优参数,设计了连续进动气囊抛光离线规划原型系统,实现机器人控制抛光工具进行连续进动抛光。具体工作如下:1)分析了连续进动气囊抛光的工作原理,建立了六自由度机器人辅助气囊连续进动抛光的运动模型,为控制机器人实现连续进动抛光功能奠定了基础;然后采用向量分析法对连续进动抛光的速度场进行了推导,得到了切速度大小和切削方向分布模型,最后基于Preston方程建立了材料去除模型,并进行了数值仿真。2)对连续进动的运动空间进行仿真,并进行了两组相应的直线连续进动实验,和仿真结果完全吻合,验证了连续进动运动模型的正确性;然后进行了连续进动气囊抛光切削方向和切削特性的数值仿真,当其他参数一定时,确定了最优进给速度、叠加次数和行间距,并通过连续进动气囊抛光的切削特性实验,证明了最优参数选择的正确性。3)针对六自由度机器人控制抛光工具实现连续进动气囊抛光的需求,设计了连续进动气囊抛光离线规划原型系统。分析了基础刀位数据文件和目标文件的格式特点,并结合连续进动运动模型,基于MATLAB的GUI设计了连续进动气囊抛光离线规划原型系统,并对离线规划原型系统的实现任务、设计流程、几个重要的设计点和操作说明进行了分析说明。本研究成果为提高模具自由曲面的气囊抛光效果有一定的指导意义,对于六自由度机器人控制气囊抛光工具实现连续进动抛光有一定的应用价值。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-19
  1.1 论文的研究背景及意义  10
  1.2 气囊进动抛光技术研究现状  10-15
    1.2.1 抛光技术的发展  10-11
    1.2.2 气囊进动抛光关键技术  11-14
    1.2.3 实现气囊进动抛光的机构  14-15
  1.3 工业机器人控制技术  15-17
    1.3.1 工业机器人的优点  15-16
    1.3.2 工业机器人离线编程技术  16-17
  1.4 课题组前期研究成果  17
  1.5 论文的主要内容  17-19
第2章连续进动气囊抛光原理  19-36
  2.1 引言  19
  2.2 连续进动气囊抛光工作原理  19-20
  2.3 连续进动运动模型的建立  20-25
    2.3.1 定点进动数学模型  20-22
    2.3.2 连续进动数学模型  22-25
  2.4 连续进动气囊抛光材料去除模型  25-34
    2.4.1 切速度分布模型  25-32
    2.4.2 材料去除模型的建立  32-34
  2.5 本章小结  34-36
第3章连续进动气囊抛光的仿真与实验研究  36-52
  3.1 引言  36
  3.2 机器人辅助气囊抛光实验系统  36-37
  3.3 连续进动运动空间的仿真与实验验证  37-40
    3.3.1 运动空间的仿真  37-38
    3.3.2 直线连续进动实验  38-40
  3.4 连续进动抛光工艺参数的确定  40-46
    3.4.1 进给速度对切削方向分布的影响  40-41
    3.4.2 进给速度对单次切削特性的影响  41-43
    3.4.3 叠加次数对切削特性的影响  43-44
    3.4.4 行间距对重合区域切削特性的影响  44-46
    3.4.5 最优工艺参数的确定  46
  3.5 连续进动气囊抛光切削特性实验研究  46-51
    3.5.1 最优进给速度实验  46-48
    3.5.2 最优行间距实验  48-51
  3.6 本章小结  51-52
第4章连续进动气囊抛光离线规划原型系统  52-68
  4.1 引言  52
  4.2 基础刀位数据生成  52-55
    4.2.1 建立模具模型  52
    4.2.2 刀具轨迹规划  52-54
    4.2.3 生成CLSF 文件  54-55
  4.3 六自由度机器人离线编程要求  55-57
  4.4 连续进动气囊抛光离线规划原型系统的设计  57-67
    4.4.1 具体任务  57-58
    4.4.2 设计流程  58-63
    4.4.3 离线规划原型系统的操作说明  63-67
  4.5 本章小结  67-68
第5章总结与展望  68-70
  5.1 全文总结  68-69
  5.2 展望未来  69-70
参考文献  70-73
致谢  73-74
攻读学位期间参见的科研项目和成果  74

连续进动气囊抛光技术研究

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