钣金数控切割三维仿真研究

论文摘要

钣金数控切割仿真系统可以真实地模拟金属板材切割的全过程,及时地反映板材和数控设备在切割中的状态变化,为研究优化板材数控切割方案提供决策和帮助。本文针对钣金数控切割的仿真问题,从切割轨迹模拟（几何仿真）和板材温度场模拟（物理仿真）两个方面进行了较深入的研究和分析。本文的主要内容分为以下两个方面:数控切割代码几何仿真方面,本文论述了数控代码解析的流程和具体方案。首先对数控代码进行编译预处理,然后根据代码的基本规律和规则,从语法和语义等角度进行代码检错,之后分析了代码识别和翻译的关键问题,并对各种可能出现的情况分别进行了阐释。在数控代码解析之后本文结合数控机床的插补原理,采用数据采样法分别分析了直线插补模拟和圆弧插补模拟的仿真方案,然后根据不同的加工情况对加工终点进行了判断,之后文中对圆弧插补的误差进行了分析,得出了误差的限制公式。最后本文结合一段数控切割代码实例演示了切割轨迹仿真的过程。板材加工中温度场分析方面,本文论述了加工中板材温度场分布的分析与求解过程。首先根据板材的受热特点建立了板材切割时的非稳态导热微分方程,通过分析板材加工中的各种影响因素,建立了板材的物理模型,之后综合非稳态导热微分方程和各种定界条件,利用离散化求解方法对板材的温度场数据进行了求解,得出了板材的温度分布情况。最后根据板材的热物理特性和热弹性力学的相关知识,定性的分析了板材加工中温度的变化对其几何变形的影响。根据上述的分析结果并结合OpenGL的建模技术,文中研究了板材数控切割路径模拟和温度场建模的方案,并对建立的模型进行了真实感处理。最后以VC++为开发平台,利用OpenGL图形库建立了板材数控加工的仿真系统,并对系统的仿真效果进行了展示。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 数控仿真技术概述
• 1.2 数控加工几何仿真研究现状
• 1.3 数控加工物理仿真研究现状
• 1.4 钣金切割数控加工仿真需求分析
• 1.5 课题研究的目的和意义
• 1.6 本文内容与章节介绍
• 2 数控切割代码几何仿真研究
• 2.1 数控代码的结构与特点
• 2.2 数控代码的译码
• 2.3 数控代码的插补模拟
• 2.5 数控代码仿真实例
• 2.6 本章小结
• 3 数控切割温度场分析
• 3.1 温度场分析概述
• 3.2 板材非稳态导热问题分析
• 3.3 温度场影响因素分析
• 3.4 温度场数值求解
• 3.5 温度对板材变形的影响
• 3.6 本章小结
• 4 基于OPENGL 的仿真系统实现
• 4.1 OpenGL 概述
• 4.2 OpenGL 绘图关键技术
• 4.3 真实感造型
• 4.4 仿真系统展示
• 4.5 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读硕士学位期间发表学术论文目录