凸輪軸數控磨削工藝智能應用系統(tǒng)的研究與開發(fā).pdf

1、磨削加工是機械制造業(yè)重要的加工方法，大多數情況下，作為最終加工工序的磨削加工，直接決定著工件成品的質量。當前磨削加工所面臨的主要問題是嚴重依賴操作人員的經驗，磨削加工工藝方案的確定方式仍以傳統(tǒng)的“試切”法和“經驗”法為主，加工效率低，加工柔性差，磨削加工工藝知識數據難以積累和重用。凸輪軸作為汽車、內燃機、國防等眾多行業(yè)所需的關鍵零部件，其加工的精度、效率直接影響著發(fā)動機及相關產品的質量、壽命和節(jié)能標準。本文以凸輪軸數控磨削加工為研究對象

2、，以加工工藝最優(yōu)化和智能化為目標，開發(fā)了專門針對凸輪軸數控磨削加工的工藝智能優(yōu)選與數控加工軟件平臺，該軟件平臺擁有機床庫、砂輪庫、材質庫、冷卻液庫、工藝輔件庫等基礎工藝數據庫，擁有工藝實例庫、元知識規(guī)則庫、預報模型庫等工藝智能庫，軟件平臺在數據庫的支持下能實現凸輪軸磨削加工工藝方案的智能優(yōu)選和自動數控加工編程。由于該軟件平臺涉及的研究內容眾多，本文主要針對磨削加工工藝系統(tǒng)運動過程的建模、凸輪軸數控磨削加工智能平臺軟件的體系架構、磨削工藝

3、問題的定義、工藝系統(tǒng)3D虛擬磨削加工仿真、磨削加工數控自動編程等內容進行研究。具體所做的研究工作內容主要包括如下：
　　建立了凸輪軸數控磨削工藝智能應用平臺軟件的系統(tǒng)框架。確立了系統(tǒng)的運行框架及主要功能模塊，即磨削工藝專家系統(tǒng)模塊、磨削工藝智能優(yōu)選模塊、磨削誤差分析與智能補償模塊、工藝問題定義模塊、3D虛擬磨削仿真模塊、磨削速度優(yōu)化與調節(jié)模塊、磨削加工自動數控編程模塊、通用數學模型求解模塊、基礎工藝核心數據庫與工藝智能庫模塊等。并

4、對主要構成功能的總體性要求和所采用的技術思路做了分析。
　　對零件加工的工藝問題詳細探討了加工工藝問題的具體信息構成，對加工的工藝類別的具體劃分作了討論并給出了分類方法，建立了基于信息理論的制造資源信息模型和零件信息模型，在這兩個模型的基礎上，提出了加工工藝問題定義模塊的總體結構，建立了工藝問題信息描述的通用模型，據此，結合凸輪軸具體加工工藝詳細闡述了凸輪軸加工工藝問題定義模型建立的過程，建立了凸輪軸磨削工藝問題定義的理論模型，并

5、依據該模型開發(fā)了對應的功能模塊。
　　對凸輪軸磨削過程3D虛擬仿真技術的開發(fā)進行了詳細的理論分析和實踐探討。對3D虛擬仿真的框架進行了具體設計，規(guī)劃了其主要的功能構成。建立了磨削加工工藝系統(tǒng)幾何架構模型、磨削加工工藝系統(tǒng)運動模型、磨削加工工藝系統(tǒng)運動模型裝配樹等仿真理論原理模型。探討了實現虛擬運動仿真的軌跡運動數據驅動原理與方法。通過采用OpenGL技術，實現了基于以上原理模型的凸輪軸磨削加工3D虛擬仿真環(huán)境及加工運動仿真等功能。

6、
　　確立及實現了凸輪軸磨削自動數控加工編程框架體系方案。提出了凸輪軸磨削自動數控加工編程技術框架，對砂輪走刀軌跡規(guī)劃和自動計算進行了理論研究，提出了軌跡自動規(guī)劃與計算方案。討論了基于砂輪走刀軌跡的機床各運動軸的運動解析原理，并建立了機床運動的通用解析模型，依據該模型實現了機床運動仿真的數據驅動，最終依據運動驅動數據生成了數控加工程序，用于實際零件加工。
　　提出了凸輪軸磨削加工速度優(yōu)化與調節(jié)的理論原理和技術方法。根據X-C

7、軸聯動磨床的運動原理，采用三次樣條插值法，建立了凸輪轉速優(yōu)化調節(jié)的數值計算模型。結合具體凸輪軸零件及其磨削加工工藝方案的具體參數，計算出機床各運動軸加工過程的運動數據，在確保無工藝故障的前提下，最終把各軸的運動數據自動轉換為對應數控控制系統(tǒng)的數控加工程序，從而進一步提高凸輪軸的加工精度、表面質量和加工效率。
　　對凸輪軸數控磨削工藝智能應用軟件進行了開發(fā)與實驗驗證。對軟件整體、工藝問題定義模塊、磨削加工過程3D虛擬仿真、加工速度優(yōu)