虚拟车削系统关键技术研究

论文摘要

论文首先对虚拟制造技术作了详细的阐述,并就其国内外的发展状况作了简要的介绍。根据虚拟制造技术研究的主要内容及其相关技术,以及本课题的要求,对虚拟制造的底层关键技术——虚拟切削技术进行研究,利用计算机技术建立了虚拟车削系统。1、研究了车削系统中各项误差融合及其关键技术,对切削过程中产生的工件与刀具之间的振动对被加工零件的影响进行了深刻详细的理论研究。2、本文以切削力波动——刀具振动为研究主线,在分析了动态切削力及其作用的基础上建立了动态车削力模型。动态车削力主要由四方面因素构成,即①静态力即名义切削力;②工件硬度不均匀形成的变切削力;③刀具与工件的相对振动使切削层参数变化时的变切削力;④由于切削再生效应引起的再生力。在虚拟加工过程执行时,瞬时车削力以名义车削力为中心上下波动。在此研究基础上将刀具简化为分别沿工件径向和轴向振动的单自由度振动模型。在虚拟加工环境中反映了正常切削状态下车削力的变化特点,同时也为相对振动仿真奠定了基础。3、利用MATLAB/Simulink搭建了振动求解系统,在后台进行了振动仿真,并将结果输出在MATLAB自带*mat数据文件中,然后在VC++中读取仿真数据,进行与其他各误差的融合,并且显示结果。4、通过对Microsoft VisualC++开发,并利用与平台无关的OpenGL图形来建立虚拟加工环境。利用OpenGL工具的工作方式和和Access数据库,建立了误差融合系统的工作环境,实现了虚拟车削运行控制、各项参数的输入、修改、删除、查询等。虚拟切削作为虚拟制造的整个产品开发周期中的关键技术之一,可以在产品的设计阶段对产品的制造和加工过程进行全面的仿真,对加工生能以及产品的质量进行系统的评价和预测,从而可以大大缩短产品的开发周期,降低生产成本,实现制造的敏捷性。这对于提高我国制造业的水品、促进企业效益的提高是十分必要的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 虚拟制造技术概述
• 1.2.1 虚拟制造基本定义
• 1.2.2 虚拟制造的分类
• 1.2.3 虚拟制造与仿真
• 1.2.4 虚拟制造深层含义
• 1.3 虚拟制造技术国内外研究概况
• 1.3.1 国外研究概况
• 1.3.2 国内研究概况
• 1.4 本课题所要研究的问题提出及主要内容
• 1.4.1 对目前所研究问题的分析
• 1.4.2 课题的设计思想
• 1.4.3 课题所研究的主要内容
• 1.4.4 实现方法
• 1.4.5 课题研究的意义
• 第二章 虚拟切削误差融合及其关键技术
• 2.1 虚拟切削误差融合概念
• 2.1.1 虚拟切削误差融合概念
• 2.1.2 加工过程误差分析与误差融合
• 2.1.3 虚拟切削误差融合的要求
• 2.2 虚拟切削误差融合单元实现的关键技术
• 2.2.1 单项误差的建模
• 2.2.2 整体误差融合方法
• 2.3 本章小结
• 第三章 车削力的分析
• 3.1 车削力的来源与分类
• 3.2 车削力分析
• 3.2.1 动态车削力形成原因
• 3.2.2 动态车削力模型
• 3.3 各部分切削力的确定
• 3.3.1 名义车削力
• 3.3.2 随机激振力Fran
• 3.3.3 振动切削力Fvir
• 3.3.4 再生切削力Freg
• 3.4 本章小结
• 第四章 车削加工刀具与工件相对振动建模
• 4.1 引言
• 4.2 虚拟车削的振动模型的分析
• 4.3 振动模型的功能
• 4.4 数控车削的仿真系统振动模型的建立
• 4.5 粗糙度的预测
• 4.6 本章小结
• 第五章 振动仿真
• 5.1 关于Simulink的功能介绍
• 5.1.1 交互式仿真工具
• 5.1.2 图形化动力学系统建模工具
• 5.1.3 Simulink的扩展功能
• 5.1.4 Simulink专用模块库与相关产品
• 5.2 构建振动系统
• 5.2.1 Simulink模块操作
• 5.2.2 模块的连接
• 5.2.3 搭建动态车削力及振动位移求解系统
• 5.3 仿真参数的配置
• 5.3.1 求解器（Solver）的设置
• 5.3.2 仿真数据输入输出设置
• 5.3.3 Save options区
• 5.4 本章小结
• 第六章 虚拟车削系统的实现及应用
• 6.1 OpenGL图形库概述
• 6.1.1 OpenGL图形库的特点
• 6.1.2 OpenGL工作机制
• 6.2 虚拟切削系统的建立
• 6.2.1 虚拟绘图环境的建立
• 6.2.2 切削工艺系统各部件几何模型的建立
• 6.2.3 虚拟切削系统的工作机制
• 6.2.4 VC++与Access之间的数据交换
• 6.2.5 MATLAB/Simulink与Visual C++接口
• 6.2.6 VC与MATLAB数据库MAT文件
• 6.3 虚拟车削振动仿真
• 6.3.1 振动实验切削参数的选择
• 6.3.2 仿真结果
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间所发表的论文
• 个人简介