砖雕材质性能分析及数控雕刻加工技术的研究

发布时间：2017-05-19 07:02

  本文关键词：砖雕材质性能分析及数控雕刻加工技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：雕刻技术不仅在历史文明发展中有着重要的地位，，而且在我国它还是一门传统的工艺。砖雕是其中的一种重要的组成部分，它蕴含着中国特有的文化气息，集艺术与技术于一体，然而随着人们对满足审美要求的砖雕产品的需求出现前所未有的增长，传统的手工雕刻生产已不能满足市场的需求，数控雕刻技术的迅猛发展使得木雕、石雕等的业化生产变成了现实，这些都为砖雕的自动化生产提供了必要的条件。为此，本文从工程实际出发，深入研究砖雕材质的性能以及适合于砖雕行业的数控加工技术。 针对砖雕材质性能的特殊性，分析脆性材料裂纹的产生机理，并通过大量实验从外观质量、结构性质、力学性能等指标对青砖材质进行综合评定，建立了一套砖雕材质质量评价体系，使得砖雕选材有据可循。 从精度的考虑，针对砖雕的建模问题，提出了基于z-map算法的平面网格划分方法与Bezier曲线抬高点生成曲面高度的砖雕三维建模理论，并在此基础上应用了几种建模方法：满足不同砖雕图案的建模需求。 考虑实际加工生产过程中影响加工精度的几个问题，如工序的优化、刀具的选择、工件的装夹、平面的找正等，研究解决这些问题的具体处理方式。 根据数控雕刻加工中的两种基本加工方法—行切法与环切法的基本理论，运用行切法和环切法设计了砖雕加工的刀具路径，提出了采用反刀具等距法求解刀位面，投影法优化砖雕加工路径的方法，解决路径规划问题；在Artcam仿真平台下通过反复仿真试验寻找合理的刀具参数设置、材料参数设置、机床参数设置，得到了适宜的刀具路径文件，提出了通过减少程序编制误差，提高程序运行效率的程序优化方法。将数控加工方法与传统雕刻的人工修复手法相结合，最终实现砖雕的工业化生产的方案。
【关键词】：砖雕材质 路径优化 加工精度 刀路文件
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TS932.3;J314.3
【目录】：

• 目录5-7
• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 插图索引9-11
• 插表索引11-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 课题研究背景和意义12-13
• 1.2 本课题相关的国内外研究状况13-18
• 1.2.1 国内砖雕传统加工现状13-15
• 1.2.2 国外传统雕塑的发展现状15-16
• 1.2.3 国内外雕刻系统 CAD/CAM 系统的现状16-17
• 1.2.4 目前雕刻 CAD/CAM 系统存在的问题17-18
• 1.3 课题的研究内容18-19
• 1.3.1 课题的主要任务18
• 1.3.2 拟解决的关键性问题18-19
• 第二章 砖雕材质的性能分析19-34
• 2.1 砖雕材质的制作19
• 2.2 砖雕材质外观选取方法19-21
• 2.3 砖雕材质结构性质、力学性质及其他性质分析21-33
• 2.3.1 裂纹路径模型的提出21-25
• 2.3.2 砖雕材质结构性质的研究25-27
• 2.3.3 材质力学性质的研究27-33
• 2.4 砖雕、石雕材质性能对比33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 砖雕三维模型的建立34-46
• 3.1 引言34-35
• 3.2 砖雕的三维建模理论35-39
• 3.2.1 砖雕曲面三维空间点的确定35-36
• 3.2.2 基于 Bezier 曲线的砖雕三角片网格模型的建立36-39
• 3.3 砖雕建模的几种方法39-45
• 3.3.1 图像灰度化处理后模型的建立40-42
• 3.3.2 基于图像二值化化处理后的模型42-43
• 3.3.3 基于填充颜色的三维模型建立43-44
• 3.3.4 基于 CAD 描图法的模型生成过程44-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 提高砖雕数控加工质量的措施46-56
• 4.1 砖雕雕刻加工中的曲面铣削46-47
• 4.2 夹具装置的选择以及砖雕工件的装夹与找正47-52
• 4.2.1 机床夹具的组成47-48
• 4.2.2 夹具的分类48-49
• 4.2.3 砖雕工件的装夹方法49-51
• 4.2.4 砖雕工件加工面的找正51-52
• 4.3 雕刻刀具的合理应用52-55
• 4.3.1 砖雕雕刻刀具的分类和特点52-53
• 4.3.2 准确判断刀具的磨损状态53-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第五章 砖雕雕刻的数控仿真技术56-77
• 5.1 前言56
• 5.2 数控加工程序的 CAM 流程56-57
• 5.3 砖雕的刀具路径规划与生成57-64
• 5.3.1 雕刻加工中常见的加工方式57-60
• 5.3.2 雕刻加工的路径生成及优化60-64
• 5.4 砖雕工艺品仿真加工的基本设置64-66
• 5.4.1 定义工件加工原点64-66
• 5.4.2 确定合适的加工工序66
• 5.5 仿真加工的实现66-69
• 5.6 后处理生成刀路文件69-75
• 5.7 砖雕数控技术的可行性75-76
• 5.8 本章小结76-77
• 总结与展望77-78
• 参考文献78-81
• 致谢81-82
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录82

【参考文献】

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本文编号：377984