汽轮机叶片抛光仿真加工系统设计开发

汽轮机叶片抛光仿真加工系统设计开发(任务书,开题报告,外文翻译,论文说明书16000字)
摘要
目前曲面零件的抛光方法主要使用传统的人工方式完成，存在效率低、表面质量一致性差等缺点，并且产生的粉尘对工作人员危害很大。随着现代工业的飞速发展，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。采用工业机器人抛光可以有效地解决这些问题，因此研究机器人自动抛光研究具有重要的意义。在机器人自动抛光系统中，如何编写机器人运动程序实现最优的抛光轨迹是自动化抛光的关键技术。为了实现汽轮机叶片抛光机器人的高效作业，解决汽轮机叶片抛光轨迹生成和仿真的问题是关键环节。
本文主要内容有：
（1）对汽轮机叶片的结构及抛光工艺进行分析，确定叶片抛光走刀方式，对机器人运动轨迹进行规划并使用Matlab进行验证；
（2）研究了汽轮机叶片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方法，并进行了轨迹规划；
（3）对汽轮机叶片抛光机器人进行运动学求解，建立了抛光机器人三维模型，构建了仿真加工环境，研究了在UG环境下，基于运动学的机器人仿真方法，并进行了干涉检查和后置处理等关键技术研究；
（4）在需求分析的基础上，对系统进行设计，基于Visual Studio和UG开发一套汽轮机叶片抛光加工仿真系统，系统功能包括汽轮机叶片抛光轨迹规划，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。

关键词：汽轮机叶片、机器人、抛光加工、轨迹规划
 
Abstract
At present, the polishing method of the curved surface parts is mainly completed by the traditional manual method, and has the disadvantages of low efficiency, poor surface quality consistency, and the generated dust is very harmful to the worker.With the rapid development of modern industry, industrial robots are increasingly being applied to industrial automation, intelligent manufacturing and other fields. The use of industrial robot polishing can effectively solve these problems, so it is of great significance to study the robot automatic polishing research. In the robotic automatic polishing system, how to write the robot motion program to achieve the optimal polishing trajectory is the key technology of automatic polishing. In order to realize the efficient operation of the steam turbine blade polishing robot, it is a key link to solve the problem of steam turbine blade polishing trajectory generation and simulation.
The main contents are:
(1) The structure and polishing process of the turbine blade is analyze to determine the blade polishing method. Plan the robot's motion trajectory and verify it by using Matlab.
(2) The method of generating free-surface polishing trajectory is studied, a method suitable for the generation of polishing trajectory of steam turbine blades is put forwarde, and trajectory planning is carried out.
(3)The kinematics of the steam turbine blade polishing robot is solved, the 3D model of the polishing robot is established, the simulation environment is constructed, the kinematics-based robot simulation method in the UG environment is studied, and the key technologies of interference inspection and post-processing are studied.
(4) The system is designed on the basis of analyzing the requirement.A steam turbine blade polishing machining simulation system is developed by using Visual Studio and UG.The system functions include blade polishing trajectory planning, robot kinematics solution, robot motion simulation and interference check, and tool post-processing.

Keywords: steam turbine blade, robot, polishing, trajectory planning

目录
第1章    绪论    1
1.1    汽轮机叶片抛光加工背景    1
1.2    国内外研究现状    2
1.2.1    机器人抛光技术及系统    2
1.2.2    机器人离线编程技术    5
1.2.3    曲面轨迹规划技术    6
1.3    本章小结    7
第2章    汽轮机叶片抛光加工仿真系统关键技术    8
2.1    汽轮机叶片结构及工艺分析    8
2.1.1    汽轮机叶片结构    8
2.1.2    叶片工艺分析    9
2.1.3    叶片抛光走刀方式    10
2.2    汽轮机叶片轨迹规划方法    11
2.3    机器人运动轨迹规划方案    12
2.3.1    抛光刀具参数设置    13
2.3.2    走刀步长的计算    13
2.3.3    走刀间距的计算    14
2.3.4    抛光刀具位姿表示    15
2.3.5    使用MATLAB验证刀位点轨迹    15
2.4    机器人运动学求解    17
2.4.1    机器人运动学正解    18
2.4.2    机器人运动学逆解    21
2.5    叶片抛光加工仿真    22
2.5.1    模型建立及仿真方案    22
2.5.2    干涉检查    24
2.6    后置处理    24
2.7    本章小结    25
第3章    汽轮机叶片抛光仿真加工系统设计及实现    26
3.1    开发工具简介    26
3.2    系统总体设计与功能分析    26
3.2.1    总体设计    26
3.2.2    功能需求分析    27
3.3    系统项目创建和菜单创建    28
3.3.1    系统创建    29
3.3.2    系统功能菜单创建    29
3.4    仿真系统主要功能实现    30
3.4.1    轨迹规划实现    30
3.4.2    机器人运动学逆解实现    31
3.4.3    机器人抛光加工仿真实现    33
3.4.4    后置处理——机器人加工代码生成    33
3.5    本章小结    34
第4章    总结和展望    35