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《複雜曲面高性能多軸精密加工技術與方法》，孫玉文等 著，出版社： 科學出版社。

科學出版社是由中國科學院編譯局與1930年創建的龍門聯合書局於1954年8月合併成立的；目前公司年出版新書3000多種，期刊500多種，形成了以科學（S）、技術（T）、醫學（M）、教育（E）、人文社科（H）[1]為主要出版領域的業務架構[2]。

內容簡介

本書從數字化高質高效加工的角度，比較系統地探討了複雜曲面數字化高性能多軸精密加工的技術和方法，較為全面地反映了高性能加工的相關進展以及作者的研究思路和方法。全書共9章：第1章論述複雜曲面零件高性能加工的概念和內涵；第2、3章敘述Bezicr與B樣條曲線曲而的基礎知識，以及複雜曲面重構和幾何連續性拼接的方法；第4~6章依次論述多島鏈複雜型腔、複雜曲面端銑加工路徑規劃策略與方法、直紋面側銑加工刀位規劃方法；第7章論述複雜曲面的五軸加工銑削力準確預測與加工穩定性分析方法；第8、9章分別闡述參數曲線插補的適應性進給率定製方法和加工中的較優配准方法。本書可作為機械工程專業本科生和研究生的參考用書,對NC加工、CAD/CAM/CAE領域的研究人員和工程技術人員也有一定的參考價值。

目錄

《21世紀先進制造技術叢書》序

前言

第1章緒論1

1.1測量加工一體化1

1.2高性能加工3

1.3表面完整性6

1.4本書的結構7

參考文獻8

第2章Bezier與B樣條曲線曲面基礎11

2.1Bezier曲線曲面11

2.1.1Bernstein多項式11

2.1.2Bernstein多項式的算術運算12

2.1.3Bezier曲線的定義和性質14

2.1.4Bezier曲線的德卡斯特里奧算法15

2.1.5Bezier曲面的定義和性質16

2.1.6Bezier曲面的偏導和法矢量17

2.1.7Bezier曲面上的等參數線18

2.1.8Bezier曲面的分割算法18

2.2B樣條曲線曲面20

2.2.1B樣條基函數的遞推定義和性質20

2.2.2B樣條基函數的導數公式21

2.2.3B樣條曲線的定義和性質21

2.2.4B樣條曲線導矢的計算公式23

2.2.5計算B樣條曲線上點的德布爾算法23

2.2.6B樣條曲線的節點插入算法和分段Bezier表示24

2.2.7B樣條曲面的定義和性質25

2.2.8B樣條曲面的偏導和法矢量27

2.2.9B樣條曲面上的等參數線28

2.2.10計算B樣條曲面上點的德布爾算法29

2.3曲線曲面的自由變形29

2.3.1曲線的自由變形30

2.3.2曲面的自由變形31

參考文獻32

第3章自由曲面幾何重構34

3.1散亂數據的預處理34

3.1.1曲線數據的序化處理34

3.1.2點雲數據的主元分析35

3.1.3數據點k鄰域的快速搜索36

3.1.4局部數據點的最小二乘擬合37

3.1.5空間數據的平面映射40

3.1.6測量數據的邊界點提取42

3.1.7測量數據的截面輪廓提取43

3.2數據點的參數化45

3.2.1曲線數據點的參數化45

3.2.2曲面陣列數據點的參數化46

3.2.3曲面散亂數據點的參數化46

3.3B樣條曲線重構52

3.3.1節點矢量的設計方法52

3.3.2B樣條曲線插值53

3.3.3B樣條曲線的最小二乘逼近55

3.3.4規定精度內的B樣條曲線逼近57

3.4B樣條曲面重構58

3.4.1B樣條曲面插值58

3.4.2規則數據點的最小二乘曲面逼近60

3.4.3曲面蒙皮61

3.4.4散亂數據的曲面逼近62

3.5B樣條曲面片的拼接63

3.5.1B樣條曲面拼接的幾何連續性條件63

3.5.2兩張B樣條曲面的G1光滑拼接66

3.5.3四張B樣條曲面的角點G1光滑拼接67

參考文獻68

第4章多島鏈型腔加工路徑71

4.1型腔加工概述71

4.1.1常用的型腔分層加工方法71

4.1.2型腔加工的走刀方式72

4.1.3型腔加工的銑削方式73

4.2型腔加工區域的自動識別73

4.2.1截面輪廓的獲取73

4.2.2截面輪廓嵌套關係的判斷74

4.2.3加丁區域的識別75

4.3Zig-Zag加工路徑77

4.4加工路徑生成的偏微分方程方法78

4.4.1偏微分方程的定解問題78

4.4.2偏微分方程的差分解法79

4.4.3加工路徑生成83

4.5流線型加工路徑84

4.5.1流函數的數學描述84

4.5.2平面速度矢量場的重構85

4.5.3加工路徑生成87

4.6輪廓平行加工路徑88

4.6.1偏置曲線的計算88

4.6.2局部白交的消除方法89

4.6.3全局白交點計算的單調鏈法91

4.6.4有效偏置環的提取93

4.7加工路徑的連接94

4.7.1路徑連接的基本元素94

4.7.2路徑的樹形層次結構和連接原則95

4.7.3路徑間的連接曲線96

4.8加工路徑的拐角優化98

4.8.1軌跡尖角的分類98

4.8.2軌跡尖角的識別99

4.8.3牙狀清根軌跡100

4.8.4單圓弧拐角軌跡100

4.8.5雙圓弧拐角軌跡101

參考文獻103

第5章複雜曲面端銑加工路徑規劃106

5.1數控加工端銑刀位規劃基礎106

5.1.1銑削刀具的統一描述106

5.1.2刀觸點和刀位點的基本定義107

5.1.3刀具姿態的定義109

5.1.4走刀步長的計算109

5.1.5加工行距的計算111

5.2參數映射的基本原理115

5.2.1協調映射模型115

5.2.2曲面與參數域上點的雙向映射121

5.3複雜曲面加工路徑設計124

5.3.1曲面上相鄰軌跡的對應刀觸點計算124

5.3.2映射域中的參數增量計算127

5.3.3等參數加工軌跡128

5.3.4無虧格曲面的螺旋加工軌跡129

5.3.5虧格曲面上的輪廓平行環切加工軌跡133

5.3.6虧格曲面上的螺旋加工軌跡137

5.4五軸加工刀具姿態優化139

5.4.1局部加工干涉的消除139

5.4.2全局碰撞干涉的消除141

5.4.3加工曲面的誤差控制142

5.4.4可行加工空間的構造142

5.4.5刀具姿態的優化模型144

參考文獻148

第6章側銑加工刀位規劃152

6.1側銑加工刀位規劃基礎152

6.1.1數控機床的運動學變換152

6.1.2銑削刀具切削刃的幾何模型155

6.1.3直紋面的基本定義157

6.1.4刀位路徑面的B樣條插值方法158

6.2側銑加工刀位的局部優化方法159

6.2.1單點偏置法159

6.2.2兩點偏置法159

6.2.3三點偏置法160

6.2.4最小二乘法161

6.2.5密切法162

6.3側銑加工刀位的整體優化方法164

6.3.1刀具跳動164

6.3.2側銑刀具掃掠包絡面的幾何建模167

6.3.3被加工表面的幾何誤差171

6.3.4刀具跳動對被加工表面幾何誤差的影響173

6.3.5融合刀具跳動的側銑刀位整體優化方法174

6.4薄壁件側銑加工變形預測與刀位補償方法176

6.4.1材料模型確定177

6.4.2有限元模型的構造177

6.4.3加工變形誤差預測179

6.4.4薄壁件側銑加工誤差的刀位補償180

參考文獻182

第7章切削力預測與切削穩定性分析185

7.1切削力預測的理論模型185

7.1.1刀刃微元切削力模型185

7.1.2刀具跳動效應下的切削力模型187

7.2切削力模型參數的計算188

7.2.1瞬時未變形切屑厚度計算188

7.2.2參與切削的刀刃微元判斷193

7.2.3切削力係數識別196

7.2.4刀具跳動參數的獲取198

7.3銑削力模型仿真與實驗199

7.4動態切削系統的動力學模型200

7.4.1柔性刀具剛性工件系統的動力學方程201

7.4.2剛性刀具柔性工件系統的動力學方程203

7.4.3刀具工件雙柔性系統的動力學方程204

7.5動態切削系統穩定域的求解方法206

7.5.1常用的穩定域求解方法206

7.5.2穩定域的三階全離散求解方法208

7.5.3刀具跳動下穩定域的三階全離散求解方法214

參考文獻221

第8章參數曲線插補與刀具進給率定製224

8.1參數曲線插補的基本描述224

8.2常用的曲線插補方法225

8.2.1等參數增量插補法225

8.2.2恆定進給率插補法227

8.2.3自適應進給率插補法228

8.3插補點參數的求解方法229

8.3.1泰勒展開法229

8.3.2常微分方程法230

8.3.3預估校正法231

8.4微分運動分析的活動標架方法232

8.4.1加工路徑的弧長參數化方法233

8.4.2Frenet標架234

8.4.3Darboux標架237

8.4.4刀具運動與曲線參數間的聯繫240

8.5進給率定製中運動幾何學特性的數學描述243

8.5.1幾何精度243

8.5.2運動學特性244

8.5.3機床驅動特性246

8.6進給率定製的線性規划算法247

8.6.1線性規划算法的數學模型248

8.6.2線性規划算法的約束條件248

8.6.3線性規划算法的算例251

8.7進給率定製的曲線演化算法253

8.7.1約束條件的等比例調節253

8.7.2進給率曲線的演化255

8.7.3曲線演化算法的算例258

參考文獻259

第9章複雜曲面加工中的很優匹配策略261

9.1曲面匹配中的基本問題261

9.1.1曲面很優匹配的數學模型261

9.1.2坐標系間的剛體運動變換262

9.1.3剛體運動變換的求解263

9.1.4坐標系間對應關係的構造265

9.2點到曲線曲面最近點的計算267

9.2.1點到B樣條曲線的最近點268

9.2.2點到B樣條曲面最近點的計算方法273

9.3多視測量點雲的數據融合279

9.3.1點的曲率特徵匹配280

9.3.2三角約束條件280

9.3.3最小距離目標函數281

9.4複雜曲面加工精度檢測與誤差評估282

9.4.1複雜曲面上檢測點的數量和分布283

9.4.2測量數據與設計模型間的準確匹配284

9.4.3加工曲面的誤差評估285

9.5複雜曲面整體/局部的加工餘量優化287

9.5.1加工餘量優化問題的數學描述287

9.5.2加工餘量的約束定位優化289

9.6複雜曲面零件的非剛性匹配方法293

9.6.1非剛性匹配的數學描述293

9.6.2求解非剛性變換的輪換迭代策略294

9.6.3基於非剛性匹配的截面輪廓重構295

參考文獻296

參考文獻

  1. ↑ 論自然科學、社會科學、人文科學的三位一體，搜狐，2017-09-28
  2. ↑ 公司簡介，中國科技出版傳媒股份有限公司
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