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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1、天津大学博士学位论文面向加工质量细分的复杂曲面产品设计理论与技术研究Studyonsubdivisionapplicationinproduct●J●■p’‘一WltnC0mDIeXSUrIacetleslgn10rquality-controllinginmanufacture一级学科：学科专业：研究生：指导教师：机械工程机械制造及其自动化邢元王太勇教授天津大学机械工程学院二零一零年一月一举一苓牛一月Q}◆▲，l·，每独创性声明fJ脚删『『J『『

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3、『『『脚删删肿删删Y2082116本人声明所呈交的学位论文是本人在导

4、师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得苤生态茔或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。靴攀糍各∥了秒磐醐：加1p年乃月1日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解基鲞盘堂．有关保留、使用学位论文的规定。特授权：墨鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国

5、家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：七，?；u签字日期：珈{。年弓月lf日导师签签字日弓El◆o～!：，10}j．，一^奄、●一一C3一．．：3Cq一{

6、；I—lil_『Illlllll◆；‘～中文摘要在工业界，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

7、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：l、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

8、，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VisualC++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

9、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，可以保证齿面力n-r_精度。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ABSTRACTTomeetaestheticrequirementsorfunctionalrequirementsinde

10、sign，productwithcomplexsurfacecouldbeappliedinmanyindustryfields，suchasautomobile，airplane，householdappliancesandSOon．Thegapbetweendesignmodelandmachiningmodelbringsmanytroublesinfast，effectiveandprecisetransitionprocessfromdesigntomanufacture．Design，machiningan

11、dmeasurementofcomplexsurfacebecomekeystoimproveproductquality．FormanyobviousadvantagesofsubdivisioninComputerAidedDesign(CAD)field，suchasarbitrarytopology,continuity,