五轴数控加工论文提纲

论文题目：人体下颚骨的五轴数控加工方法研究

摘要：随着现代医学图像处理理论和现代医学工程技术的不断发展,医学图像处理技术与可视化图像处理技术深度融合,并且已经成为可视化领域科学研究的一个重要组成部分。近年来,在现代医学工程技术领域中,人体骨骼的实体模型重构已经受到了人们的广泛研究,而采用逆向工程的方法实现人体骨骼的实体模型重构已经成为一种新的思路,并且越来越展现出其巨大的应用潜力。另一方面,数控加工环节是实体模型重构过程中一个必不可少的重要环节,也是实体模型重构的最后一步。近年来,国内和国外的一些研究机构在数控多轴加工方面取得了非常快速的进步,尤其是五轴数控加工技术,已经发展成为一种集成了精密高速加工技术、伺服控制技术以及计算机控制自动化技术的先进加工技术,并且已经在许多工程领域得到了广泛的应用。本课题采用逆向工程的思路实现了人体下颚骨实体的三维模型重构,并通过五轴数控加工技术完成了人体下颚骨铝合金材料模型的实体加工。具体来说,本文的主要研究内容分为如下几个部分:针对人体下颚骨曲面非对称,个别地方超薄,而且造型与加工的难度都比较大的问题,采用了一种新的思路,利用逆向工程技术来对人体下颚骨进行三维数字模型重构。在这一部分中,使用EXAscan激光式扫描仪对人体下颚骨的骨骼型面进行点云数据采集,然后把三维点云数据转化为多边形网络模型以及NUBRS曲面模型。最后,将三维数字模型导出为STL格式的文件,以进行后续的操作。在本课题中,使用了 Cimatron E软件来进行人体下颚骨的数控加工编程与仿真。然后,得到了预期的加工结果精度以及满足加工要求的NC代码,保证了实际加工的精确性与合理性。通过对球头刀建立铣削力模型以及对人体下颚骨模型进行模态分析与静力学分析,提出了一种有针对性的具体的加工方案,有效提高了人体下颚骨数控加工过程的质量。针对人体下颚骨曲面非对称的结构以及个别地方超薄的特点,提出了一种人体下颚骨铝合金材料模型的变转速数控加工方法。在通常的医学工程实践中,人体下颚骨一般用碳材料加工,而铝合金材料重量更轻,强度更高,耐蚀性与耐热性更强,因而性能更为优越。在本课题中,为了顺应现代材料轻型化的发展趋势,满足在工程实践中对于人体下颚骨模型的生产效率、型面质量以及模型精度的要求,选择了铝合金材料作为本课题的加工材料。基于上述内容,提出了一种基于五轴数控加工技术的人体下颚骨铝合金材料模型变转速数控加工方法。随后,分析了加工结果,并验证了本方法的有效性。最后,回顾和总结了全文的研究内容以及创新性成果,并且对本课题后续可以进行的一些工作进行了展望。

关键词：人体下颚骨模型;逆向工程;五轴数控加工技术;铝合金材料;模型重构

学科专业：机械制造及其自动化

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 选题的背景及意义

1.2 国内外研究现状与趋势

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 本文的研究内容与论文结构

1.4 本章小结

第2章 下颚骨的逆向造型及数控加工程序的编写

2.1 引言

2.2 人体下颚骨的逆向造型

2.2.1 下颚骨点云数据采集

2.2.2 点云数据处理

2.2.3 曲面重构

2.3 数控加工程序的编写

2.4 本章小结

第3章 加工过程分析及工艺参数优化

3.1 引言

3.2 工艺加工过程的关键技术

3.2.1 曲面成型技术

3.2.2 薄壁结构的高精度加工技术

3.3 薄壁结构的高精度加工过程分析

3.3.1 工件装夹

3.3.2 刀具的选择

3.3.3 加工路径

3.3.4 铣削力

3.3.5 切削热

3.4 模态分析

3.4.1 模态分析概述

3.4.2 自由模态分析

3.4.3 预应力模态分析

3.5 静力学仿真及误差分析

3.5.1 静力学仿真

3.5.2 误差分析

3.6 工艺参数的优化方案

3.7 本章小结

第4章 人体下颚骨的五轴数控加工方法

4.1 引言

4.2 加工材料的选择及数控加工技术的选择

4.2.1 加工材料的选择

4.2.2 数控加工技术的选择

4.3 五轴数控加工过程

4.4 本章小结

结论

参考文献

致谢