剛性磨具磨拋過程有限元建模及磨損過程分析

部件主要部分路徑規劃及所提出優化方法在標準測試集上的性能對比效果

對于核主泵、火箭發動機噴嘴等大型工件，由于部件形狀復雜且尺寸較大，在鑄造及機加工后，需要進行精密磨拋加工以保證尺寸精度和制造性能。具有高靈活性、可提供更大磨拋壓應力的重載機器人，是精密磨拋加工該類工件的較優選擇。

近日，中國科學院沈陽自動化研究所工藝裝備與智能機器人研究室科研團隊建立了大尺寸復雜曲面工件機器人精密磨拋系統，可用于上述類型工件的機器人自動化制造及檢測。

科研團隊建立了大型鑄件在磨拋過程中的剛性加工磨盤損耗物理模型，用于預測磨拋過程中磨盤的磨損情況；通過生成一系列具有最短路徑長度特征的測地線偏移路徑，并將其轉換為參數插值路徑，進一步在關節空間實現光順性優化。科研團隊通過將多目標優化函數和運動學約束代入改進的優化算法，實現磨拋時間、關節沖擊和磨盤磨損的折衷最小化。

仿真和實驗結果證明了科研團隊所提出的路徑規劃方法在大尺寸鑄件加工精度、穩定性和效率方面的優越性，為高效利用剛性磨具、減少更換及預測磨具磨損情況提供了新的思路與解決方案，助力大尺寸高精度復雜曲面工件的高效高精自動化磨拋加工。

該研究成果以Robotic disc grinding path planning method based on multi-objective optimization for nuclear reactor coolant pump casing為題發表于Journal of Manufacturing Systems。沈陽自動化所周波副研究員為第一作者及通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金及遼寧省自然科學基金等項目的支持。（工藝裝備與智能機器人研究室）

DOI：https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2024.10.021

論文地址：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0278612524002474