汽轮机叶片抛光仿真加工系统设计开发开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

工业的不断发展催生着机器人的大量应用,以代替人力劳动。技术的不断进步也使得工业机器人越来越自动化、智能化,工业机器人越来越多的被应用到工业自动化、智能制造等领域。目前,像汽轮机和航空发动机的叶片、汽车轮毂和模具等自由曲面零件的抛光工艺还是主要以手工为主。人工抛光对抛光工人依赖程度较大;抛光工作单调、环境恶劣,危害抛光工人的健康;抛光劳动强度较大,效率低;人工抛光容易产生人为误差。所以采用工业机器人抛光可以有效地解决这些问题,因此,自由曲面零件的抛光自动化技术的研究具有重要的意义。实现自动化抛光中编写最优的抛光轨迹是研究的重要内容,抛光轨迹的规划直接影响着抛光精度、效率。所以选取最优的曲面路径规划是必须的,只有这样才能搭建一个高效的的叶片抛光加工仿真系统。

抛光系统现状:机器人抛光主要就是在机器人末端加装抛光刀具,抛光按照抛光刀具的不同分为:气囊抛光、砂带抛光、磨料射流抛光、磨盘抛光、超声波电火花抛光、弹性球形磨具抛光等。如在砂带抛光领域一些发达国家己经设计出了机器人砂带抛磨系统,日本安川公司研发的水龙头抛光系统、美国ge公司设计的汽轮机叶片抛磨系统以及芬兰oras公司研制的管件抛光系统都是砂带抛光的典型系统。近几年,自动化抛光也得到了十足的发展,有利用高梯度磁场产生磁流变效应进行材料去除的磁流变抛光;利用水解反应产生软化层进行材料去除的化学机械抛光;以及利用物理接触产生摩擦作用进行材料去除的机械抛光等方法。前两种方法主要用于超高精度抛光,而机械抛光运用较为广泛。

机器人轨迹规划研究现状:在机器人抛光轨迹规划方面,大多采用离线编程的方式,在计算机虚拟环境下,通过cad模型生成抛光轨迹数据,这种方式不但效率高,而且生成的轨迹数据精度高,能够实现对自由曲面的抛光轨迹规划。lilihan等提出了基于包容盒的机器人自动抛光轨迹生成算法;yuwensun等提出了一种基于hilbert曲线的路径生成算法;hamedkhakpour等提出了砂轮抛光自由曲面扫描路径的产生方法;hon-yuentam、osmond chi-hang lui等人提出了步距自适应的扫描法;julienchaves-jacob、jean-marc linares针对圆柱砂轮,提出了利用五次多项式插值获得曲面抛光刀具路径的方法;en-taoyuan、bing shao针对细分曲面,提出了一种多轴加工的刀具轨迹生成方法。

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2. 研究的基本内容与方案

本毕业设计题目的主要内容有:(1)汽轮机叶片抛光仿真加工系统需求分析,总体设计(2)研究自由曲面抛光轨迹生成方法,提出适合汽轮机叶片的抛光轨迹生成的方法。(3)开发一套汽轮机叶片抛光加工仿真件系统,系统功能包括叶片轨迹规划,机器人运动学求解,机器人运动仿真及干涉检查,刀位点后置处理等功能,系统集成在ug8.5中,可以稳定运行,生成的刀位点后置处理文件可以直接被kuka等主流本体机器人使用,完成叶片抛光过程。

技术方案及措施:本设计属于ug二次开发内容,应用 visual studio 2010软件和ug/open api函数库将理论研究和各模块相关算法编制成函数集成到系统中并采用 mfc 类库开发用户界面,确保系统能在ug8.5系统中稳定运行,借助教学软件和开发案列,多看近几年的文献,熟悉抛光工艺,找出符合实际的轨迹规划方法。结合同学做的课题内容对自己的系统进行校正和完善。

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3. 研究计划与安排

1-3周 完成开题报告和外文翻译。

4-8 周对汽轮机叶片抛光加工系统进行三维建模,对汽轮机叶片抛光加工仿真件系统需求分析和系统设计,关键技术研究,完成中期报告

9-14周开发一套汽轮机叶片抛光加工仿真件系统开发。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] peng xu, chi-faicheung , bing li. kinematics analysis of a hybrid manipulator for computercontrolled ultra-precision freeform polishing[j], robotics andcomputer-integrated manufacturing, 2017,44–56

[2] 陈成.六自由度工业机器人虚拟设计及仿真分析[d]:南京信息工程大学,2013.

[3] 周临震,李青祝,秦珂,基于ug nx系统的二次开发,江苏大学出版社,2012

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