CN109271689A - 圆轨迹下空间包络成形包络模轨迹精确计算方法 - Google Patents

圆轨迹下空间包络成形包络模轨迹精确计算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109271689A
CN109271689A CN201811021173.6A CN201811021173A CN109271689A CN 109271689 A CN109271689 A CN 109271689A CN 201811021173 A CN201811021173 A CN 201811021173A CN 109271689 A CN109271689 A CN 109271689A
Authority
CN
China
Prior art keywords
envelope
mould
point
coordinate
track
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811021173.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109271689B (zh
Inventor
韩星会
杨思伟
华林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Technology WUT
Original Assignee
Wuhan University of Technology WUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Technology WUT filed Critical Wuhan University of Technology WUT
Priority to CN201811021173.6A priority Critical patent/CN109271689B/zh
Publication of CN109271689A publication Critical patent/CN109271689A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109271689B publication Critical patent/CN109271689B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

本发明涉及一种圆轨迹下空间包络模包络轨迹精确计算方法，包括以下步骤：S1、由待成形构件得到与其对应的锥形包络模；S2、确定空间包络原点O，O点确定后在包络过程中保持不变；S3、建立直角坐标系O‑xyz；S4、选择包络模锥面上的任意一点，设为A点，其坐标为(x，y，z)；S5、根据A′(x′，y′，z′)的坐标即可确定包络成形过程中的包络模轨迹；S6、确定圆轨迹下包络模轨迹精确计算过程；S7、计算圆轨迹下空间包络成形包络模轨迹上点坐标A′(x′，y′，z′)。本发明方法简单、高效，只要确定包络模上任意一点坐标即可精确获得空间包络过程中的包络轨迹，具有很强的通用性。并可用于空间包络成形过程的干涉判断，为空间包络成形优化设计和过程控制提供了重要的理论依据。

Description

圆轨迹下空间包络成形包络模轨迹精确计算方法
技术领域
本发明涉及空间包络成形技术领域，更具体地说，涉及一种圆轨迹下空间包络成形包络模轨迹精确计算方法。
背景技术
空间包络成形是指在包络模与构件相对运动过程中，由包络模的复杂空间运动轨迹包络成构件形状的塑性成形方法。空间包络成形技术属于连续局部塑性成形新技术，通过包络模的包络运动直接成形得到构件的复杂特征，成形力小，材料利用率高，成形精度好，能获得较好的金属流线，使性能获得保证，从而满足高性能、高效率加工制造的要求。
在空间包络成形过程中，包络模与待成形构件上表面进行复杂的包络运动。在其包络运动中，一旦包络模与待成形构件干涉，就会导致该包络模无法包络成形得到待成形构件。因此，确保包络模轨迹不与待成形构件表面干涉是保证空间包络成形成功的关键，计算包络模轨迹是进行空间包络干涉判断的前提。目前，国内外还没有关于圆轨迹下空间包络成形包络模轨迹精确计算方法的报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种圆轨迹下空间包络成形包络模轨迹精确计算方法，能高效准确地计算出包络模轨迹。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种圆轨迹下空间包络成形包络模轨迹精确计算方法，包括以下步骤：
S1、由待成形构件得到与其对应的锥形包络模；
S2、选取包络模轴线上任意一点作为空间包络原点O，O点确定后在包络过程中保持不变；
S3、将包络模直立，以步骤S2中确定的空间包络原点O作为坐标原点，直立状态下的包络模轴线为z轴，建立直角坐标系O-xyz；
S4、选择包络模锥面上的任意一点，设为A点，其坐标为(x,y,z)，并过O点作AOz平面的垂线l；
S5、将直立状态的包络模绕l向下旋转γ角，步骤S4中的包络模上A(x,y,z)点随之移动到A′(x′,y′,z′)。根据A′(x′,y′,z′)的坐标即可确定包络成形过程中的包络模轨迹；
S6、步骤S5中包络模上A(x,y,z)移动到A′(x′,y′,z′)的过程可以看作将A(x,y,z)先绕z轴顺时针转动α角到yOz平面内的A″(x″,y″z″)，然后A″点绕x轴逆时针转动γ角到xOy平面内A″′(x″′,y″′z″′)，最后A″′(x″′,y″′z″′)绕z逆时针转动α角，此时所得到的点即为A′(x′,y′,z′)；
S7、计算圆轨迹下空间包络成形包络模轨迹上点坐标A′(x′,y′,z′)。
上述方案中，根据步骤S6中几何和运动关系，A(x,y,z)旋转到A″(x″,y″z″)位置的坐标变换关系为：
(x″,y″z″)＝(x,y,z)Rz1 (1)
其中，Rz1为绕z轴旋转的变换矩阵。
α＝ωt(3)
ω为包络模绕z轴旋转的角速度，t为空间包络成形加工的时间。
A″(x″,y″z″)旋转到A″′(x″′,y″′z″′)的坐标变换关系为：
(x″′,y″′z″′)＝(x″,y″z″)Rx (4)
其中，Rx为绕x轴旋转的变换矩阵，γ为包络模的倾斜角，即空间包络成形过程中包络模轴线与z轴的夹角。
A″′(x″′,y″′z″′)旋转到A′(x′,y′,z′)的坐标变换关系为：
(x′,y′,z′)＝(x″′,y″′z″′)Rz2 (6)
其中，Rz2为绕z轴旋转的变换矩阵。
因此，可以得到由A(x,y,z)到A′(x′,y′,z′)的坐标变换关系为：
(x′,y′,z′)＝(x,y,z)Rz1RxRz2 (8)。
上述方案中，根据方程(8)可以计算出A′(x′,y′,z′)的坐标方程：
在包络成形过程中，根据方程(9)计算出该点的在空间包络成形过程中的包络轨迹。
实施本发明的圆轨迹下空间包络成形包络模轨迹精确计算方法，具有以下有益效果：
本发明方法简单、高效，只要确定包络模上任意一点坐标即可精确获得空间包络过程中的包络轨迹，具有很强的通用性。
本发明可用于空间包络成形过程的干涉判断，为空间包络成形优化设计和过程控制提供了重要的理论依据。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为圆轨迹下空间包络成形包络模轨迹精确计算方法示意图；
图2为包络模表面点(7,1,3)包络轨迹示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种圆轨迹下空间包络成形包络模轨迹精确计算方法，包括以下步骤：
S1、由待成形构件得到与其对应的锥形包络模，其锥角为
S2、将包络模直立，选取包络模上最低点作为空间包络原点O，O点确定后在包络过程中保持不变；
S3、以步骤S2中确定的空间包络原点O作为坐标原点，直立状态下的包络模轴线为z轴，建立直角坐标系O-xyz，如图1所示；
S4、选择包络模锥面上的一点，设为A点，其坐标为(7,1,3)，并过O点作AOz平面的垂线l；
S5、将直立状态的包络模绕l向下旋转步骤S4中的包络模上A(x,y,z)点随之移动到A′(x′,y′,z′)。根据A′(x′,y′,z′)的坐标即可确定包络成形过程中的包络模轨迹。
S6、步骤S5中包络模上A(x,y,z)移动到A′(x′,y′,z′)的过程可以看作将A(x,y,z)先绕z轴顺时针转动α角到yOz平面内的A″(x″,y″z″)，然后A″点绕x轴逆时针转动到xOy平面内A″′(x″′,y″′z″′)，最后A″′(x″′,y″′z″′)绕z逆时针转动α角，此时所得到的点即为A′(x′,y′,z′)。
S7、计算圆轨迹下空间包络成形包络模轨迹上点坐标A′(x′,y′,z′)。
根据S6中几何和运动关系，A(7,1,3)旋转到A″(x″,y″z″)位置的坐标变换关系为：
(x″,y″z″)＝(7,1,3)Rz1 (1)
其中，Rz1为绕z轴旋转的变换矩阵。
ω为包络模绕z轴旋转的角速度，t为包络成形加工的时间。
A″(x″,y″z″)旋转到A″′(x″′,y″′z″′)的坐标变换关系为：
(x″′,y″′z″′)＝(x″,y″z″)Rx (4)
其中，Rx为绕x轴旋转的变换矩阵。
A″′(x″′,y″′z″′)旋转到A′(x′,y′,z′)的坐标变换关系为：
(x′,y′,z′)＝(x″′,y″′z″′)Rz2 (6)
其中，Rz2为绕z轴旋转的变换矩阵。
因此，可以得到由A(7,1,3)到A′(x′,y′,z′)的坐标变换关系为：
(x′,y′,z′)＝(7,1,3)Rz1RxRz2 (8)
根据方程(8)可以计算出包络模上(7,1,3)点在包络成形过程中的包络轨迹点A′(x′,y′,z′)的坐标方程，如公式(9)所示，进而实现圆轨迹下空间包络成形包络模轨迹的精确计算。
依据方程(9)可以得到包络上模上(7,1,3)点在包络成形过程中的包络轨迹如图2所示。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (3)

1.一种圆轨迹下空间包络成形包络模轨迹精确计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、由待成形构件得到与其对应的锥形包络模；
S2、选取包络模轴线上任意一点作为空间包络原点O，O点确定后在包络过程中保持不变；
S3、将包络模直立，以步骤S2中确定的空间包络原点O作为坐标原点，直立状态下的包络模轴线为z轴，建立直角坐标系O-xyz；
S4、选择包络模锥面上的任意一点，设为A点，其坐标为(x,y,z)，并过O点作AOz平面的垂线l；
S5、将直立状态的包络模绕l向下旋转γ角，步骤S4中的包络模上A(x,y,z)点随之移动到A′(x′,y′,z′)。根据A′(x′,y′,z′)的坐标即可确定包络成形过程中的包络模轨迹；
S6、步骤S5中包络模上A(x,y,z)移动到A′(x′,y′,z′)的过程可以看作将A(x,y,z)先绕z轴顺时针转动α角到yOz平面内的A″(x″,y″z″)，然后A″点绕x轴逆时针转动γ角到xOy平面内A″′(x″′,y″′z″′)，最后A″′(x″′,y″′z″′)绕z逆时针转动α角，此时所得到的点即为A′(x′,y′,z′)；
S7、计算圆轨迹下空间包络成形包络模轨迹上点坐标A′(x′,y′,z′)。
2.根据权利要求1所述的圆轨迹下空间包络成形包络模轨迹精确计算方法，其特征在于，根据步骤S6中几何和运动关系，A(x,y,z)旋转到A″(x″,y″z″)位置的坐标变换关系为：
(x″,y″z″)＝(x,y,z)Rz1 (1)
其中，Rz1为绕z轴旋转的变换矩阵。
α＝ωt (3)
ω为包络模绕z轴旋转的角速度，t为空间包络成形加工的时间。
A″(x″,y″z″)旋转到A″′(x″′,y″′z″′)的坐标变换关系为：
(x″′,y″′z″′)＝(x″,y″z″)Rx (4)
其中，Rx为绕x轴旋转的变换矩阵，γ为包络模的倾斜角，即空间包络成形过程中包络模轴线与z轴的夹角。
A″′(x″′,y″′z″′)旋转到A′(x′,y′,z′)的坐标变换关系为：
(x′,y′,z′)＝(x″′,y″′z″′)Rz2 (6)
其中，Rz2为绕z轴旋转的变换矩阵。
因此，可以得到由A(x,y,z)到A′(x′,y′,z′)的坐标变换关系为：
(x′,y′,z′)＝(x,y,z)Rz1RxRz2 (8)。
3.根据权利要求2所述的圆轨迹下空间包络成形包络模轨迹精确计算方法，其特征在于，根据方程(8)可以计算出A′(x′,y′,z′)的坐标方程：
在包络成形过程中，根据方程(9)计算出该点的在空间包络成形过程中的包络轨迹。
CN201811021173.6A 2018-09-03 2018-09-03 圆轨迹下空间包络成形包络模轨迹精确计算方法 Active CN109271689B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811021173.6A CN109271689B (zh) 2018-09-03 2018-09-03 圆轨迹下空间包络成形包络模轨迹精确计算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811021173.6A CN109271689B (zh) 2018-09-03 2018-09-03 圆轨迹下空间包络成形包络模轨迹精确计算方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109271689A true CN109271689A (zh) 2019-01-25
CN109271689B CN109271689B (zh) 2022-11-15

Family

ID=65187136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811021173.6A Active CN109271689B (zh) 2018-09-03 2018-09-03 圆轨迹下空间包络成形包络模轨迹精确计算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109271689B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110826252A (zh) * 2019-11-26 2020-02-21 武汉理工大学 提高直线轨迹下空间包络成形精度的包络模具设计方法
CN110918843A (zh) * 2019-11-26 2020-03-27 武汉理工大学 一种薄壁高筋散热构件空间包络成形制造方法
CN111046507A (zh) * 2019-12-16 2020-04-21 武汉理工大学 锥形薄壁高筋构件空间包络成形干涉极限判定方法
CN111209630A (zh) * 2019-11-26 2020-05-29 武汉理工大学 一种薄壁高筋壁板构件空间包络成形干涉判断方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104021249A (zh) * 2014-06-06 2014-09-03 武汉理工大学 摆辗上模表面任意一点运动轨迹的精确计算方法
CN105867298A (zh) * 2016-05-25 2016-08-17 重庆大学 螺旋曲面展成加工中确定刀具廓形的点矢量二次包络法
JP2016217842A (ja) * 2015-05-19 2016-12-22 株式会社小野測器 回転速度計測装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104021249A (zh) * 2014-06-06 2014-09-03 武汉理工大学 摆辗上模表面任意一点运动轨迹的精确计算方法
JP2016217842A (ja) * 2015-05-19 2016-12-22 株式会社小野測器 回転速度計測装置
CN105867298A (zh) * 2016-05-25 2016-08-17 重庆大学 螺旋曲面展成加工中确定刀具廓形的点矢量二次包络法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110826252A (zh) * 2019-11-26 2020-02-21 武汉理工大学 提高直线轨迹下空间包络成形精度的包络模具设计方法
CN110918843A (zh) * 2019-11-26 2020-03-27 武汉理工大学 一种薄壁高筋散热构件空间包络成形制造方法
CN111209630A (zh) * 2019-11-26 2020-05-29 武汉理工大学 一种薄壁高筋壁板构件空间包络成形干涉判断方法
CN110826252B (zh) * 2019-11-26 2022-07-19 武汉理工大学 提高直线轨迹下空间包络成形精度的包络模具设计方法
CN111209630B (zh) * 2019-11-26 2023-04-18 武汉理工大学 一种薄壁高筋壁板构件空间包络成形干涉判断方法
CN111046507A (zh) * 2019-12-16 2020-04-21 武汉理工大学 锥形薄壁高筋构件空间包络成形干涉极限判定方法
CN111046507B (zh) * 2019-12-16 2024-03-08 武汉理工大学 锥形薄壁高筋构件空间包络成形干涉极限判定方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109271689B (zh) 2022-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109271689A (zh) 圆轨迹下空间包络成形包络模轨迹精确计算方法
CN109214083A (zh) 圆轨迹下空间包络成形包络模精确设计方法
CN107116540B (zh) 一种基于scs包围结构的机器人碰撞检测方法
CN110580376A (zh) 一种基于Revit和Dynamo的桩基础模型创建方法
CN103774859B (zh) 一种基于bim建筑模型的水泥砂浆砌体自动建造装置及其工作方法
CN112659544B (zh) 五轴3d打印机的薄壁管状模型切片方法、系统及打印方法
CN105171743A (zh) 码垛机械臂末端的运动轨迹规划方法
CN103792885B (zh) 一种数控弯管加工仿真方法及装置
CN109571477B (zh) 一种改进的机器人视觉与传送带综合标定方法
CN106227154B (zh) 一种两轴联动机械臂运动控制的同步误差补偿方法
CN102345390A (zh) 一种混凝土泵车臂架变形量的补偿方法
CN110455187A (zh) 一种基于三维视觉的盒体工件焊缝的检测方法
CN106272433B (zh) 自主移动机器人的轨迹定位系统及方法
WO2023087715A1 (zh) 一种五轴联动3d打印机
CN106154232B (zh) 一种连续波三坐标雷达测角姿态补偿方法
CN108549324A (zh) 用于高速分拣系统的工件跟随抓取轨迹规划方法及系统
CN106625687A (zh) 一种关节机器人运动学建模方法
CN107992647A (zh) 一种受几何结构影响的局部并联尺寸链误差获取方法
CN107862120A (zh) 一种弯扭管构件的拼装方法
CN110826252B (zh) 提高直线轨迹下空间包络成形精度的包络模具设计方法
CN104131686A (zh) 一种机器人与平面非接触式角度校正寻位方法
CN207335649U (zh) 电池测量机
CN108507527B (zh) 一种摆动喷管姿态角解算方法
CN102790483A (zh) 汽轮发电机定子线棒三维参数化建模与实体成型制造方法
CN202994106U (zh) 一种基于机器人视觉伺服的大型复杂零件测量装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant