面向石材异型制品的CAD/CAM一体化数控系统研究与开发

论文摘要

根据石材异型制品加工设备的实际需要,结合当前数控技术发展现状和趋势,开发出了一套面向石材异型制品加工设备的经济型数控系统。该系统的开发采用模块化的设计思路和全软件化的设计目标,把数控系统的基本功能用软件来实现,并按照功能把系统划分为八大模块,实现了调试及升级的便捷性和多人开发的协同性。系统基于Windows操作系统,采用VC++开发工具和多线程技术。硬件采用IPC+I/O卡的结构方式,选用步进电机为驱动装置。这种软硬件结构既经济又可靠,满足石材异型制品加工设备的需要。在对石材异型制品加工设备的运动充分分析的基础上,对运动特点进行了归纳,提出在IPC机内添加I/O卡的硬件结构方案;针对石材加工品种多、批量小的特点和现代数控技术的发展水平,对系统的主应用程序框架进行了构造,整体上实现CAD/CAM一体化水平。同时,为软件以后的扩充与维护提供了良好的开发环境。图形编辑模块（CAD模块）主要是通过应用计算机图形学的相关理论及算法、数据库技术、面向对象程序设计等技术,利用Vc++6.0的面向对象技术和MFC中对WindowsAPI和GDI的支持开发实现了交互图形的绘制;在对DXF接口深入研究的基础上,实现了与常见CAD系统的数据共享。自动编程模块（CAM模块）主要是对CAD模块绘制的图形进行数据提取,并对图形的几何信息进行合法性检查,然后根据输入的加工工艺参数信息计算刀位点数据并生成刀位文件。依据生成的刀位文件进行仿真从而验证刀具轨迹的正确性。验证无误后,刀位文件经后置处理生成具体加工设备的加工指令代码。图型编辑模块和自动编程模块基本上能满足石材异型制品的需求,使用方便。CAD/CAM一体化功能得到实现。也为其它模块功能的实现打好基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 石材发展现状
• 1.1.1 石材异型制品的定义及应用
• 1.1.2 石材异型制品的分类及应用范围
• 1.1.3 石材异型制品的加工现状和发展趋势
• 1.2 课题提出的背景及意义
• 1.3 课题的研究内容安排
• 1.4 本章小结
• 第2章 系统的总体设计
• 2.1 SS系列石材异型制品加工设备分析
• 2.2 CNC数控系统的总体设计
• 2.2.1 功能需求分析
• 2.2.2 性能需求分析
• 2.2.3 设计原则
• 2.2.4 总体设计
• 2.3 数控系统硬件部分的设计
• 2.4 数控系统软件部分的设计
• 2.5 本章小结
• 第3章 实现CAD/CAM一体化编程的基本技术
• 3.1 二维图形的坐标系和几何变换的算法
• 3.1.1 CAD/CAM一体化坐标系的确定
• 3.1.2 CAD模块的图形变换的算法
• 3.2 图形编程基础
• 3.2.1 图形设备接口GDI
• 3.2.2 设备环境DC
• 3.3 CDC类的派生类
• 3.4 本章小结
• 第4章 CAD模块的开发
• 4.1 CAD模块编程总体结构
• 4.2 图元的表示与绘制
• 4.2.1 基本图元的表示与绘制
• 4.2.2 组合图元的表示与绘制
• 4.3 CAD模块的数据结构
• 4.4 图元的拾取及编辑
• 4.4.1 图形的拾取算法
• 4.4.2 图元包围盒的计算
• 4.4.3 图元的编辑算法
• 4.5 图库的建立及管理的实现
• 4.6 数据库的设计
• 4.7 DXF文件接口及实现
• 4.7.1 DXF文件结构
• 4.7.2 DXF数据接口及实现
• 4.8 本章小结
• 第5章 CAM模块的开发
• 5.1 CAM模块的总体设计
• 5.2 刀具轨迹的形成
• 5.2.1 自动编程的基本原理
• 5.2.2 二维环的算法研究
• 5.3 刀具轨迹的生成
• 5.3.1 切入切出轨迹的设计
• 5.3.2 刀具轨迹的计算
• 5.3.3 对刀设置的实现
• 5.4 加工参数的设置
• 5.4.1 刀具管理
• 5.4.2 外形铣削参数设置
• 5.4.3 面铣加工参数设置
• 5.5 NC代码的生成及保存
• 5.6 加工模拟的实现
• 5.7 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表