论文题目: 数控切管机控制软件的研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 材料加工工程
作者: 甄洪栋
导师: 季忠
关键词: 管接头,相贯线,数学模型,切割,轨迹
文献来源: 山东大学
发表年度: 2005
论文摘要: 在管道、桥梁、建筑等行业中,存在着大量的管材需要切割。为了保证结构的美观和稳定性,对管子切割的时候一般要求沿其相贯线来进行,有时候还要留出焊接坡口。为了开发出一种能够满足行业需求,切割出符合精度要求的数控切管机,必须要有一种能够求解出各种情况下管接头切割的相关数据的软件来与之配套。 本课题针对这种现状,首先分析了生产中常用到的管结构类型,根据切割特点将其分成管端切割、短管两端切割以及主管开孔与槽,三大类二十二个小类。通过对数控切管机切割理论的研究,选择了一种五自由度的切割机构。分析了在此种切割机构下,切割各种管结构时,割炬需要的控制变量。在此基础上结合空间解析几何知识为每一种管结构类型建立了数学模型。利用这些数学模型能够求解出管子与其它结构体的相贯线表达式,相贯线上任意点的两面角的表达式等切割控制变量。本文针对各个行业对管切割中坡口要求的不同,给出了上述管切割类型在不开坡口、开定角度玻口、AWS和API焊接坡口规则下,坡口角和切割角的表达式。 基于上述理论,结合计算机图形学知识和OpenGL语言,利用C++编程语言编制了一个OpenGL绘图类。该类集成了在Windows环境下创建OpenGL绘图环境的命令。在Visual C++编程环境下调用该绘图类编制了切割轨迹求解软件。利用Visual C++面向对象编程功能将各个切割类型的计算模块独立,增加了该软件的可维护性。该软件具有切割数据求解和切割轨迹模拟两大功能。其数据求解功能不仅能够根据切割类型选择合理的切割方式,求解出在该种切割方式下的切割数据,而且能够将计算出的切割数据自动分解到割炬的各个运动方向。切割轨迹模拟功能可以通过输入相关几何数据显示相贯接头和切割效果图,并能够通过割炬运动分析,模拟出切割过程的割炬运动轨迹。切割模拟功能减少了切割数据出错的可能,也间接验证了相贯接头数学模型的确性。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1．1 课题提出背景及研究意义
1．2 国内外数控切管机及控制软件的现状和发展
1．2．1 国外的研究状况
1．2．2 国内研究状况
1．3 课题研究的主要内容
第二章 带坡口的圆管相贯线数控切割原理
2．1 圆管相贯接头切割加工的分类
2．1．1 马鞍型相贯接头
2．1．2 三通式相贯接头
2．2 相贯线的求解方法
2．3 圆管相贯线上坡口角的求解
2．3．1 马鞍型相贯接头的坡口角
2．3．2 承压式接头的坡口角
2．3．3 焊接坡口角的选择
2．4 实际切割角的计算
2．5 切割机构的选择
2．6 数控切管机的机床坐标系
2．6．1 标准坐标系的规定
2．6．2 数控机床的坐标系统
2．7 CNC差补原理
第三章 管相贯结构的数学模型及在数控加工中的应用
3．1 齐次坐标系的平移与旋转
3．2 管端切割的数学模型
3．2．1 管端切割的特点
3．2．2 相贯结构方程的建立
3．2．3 相贯线的表达式的计算
3．2．4 两面角的计算
3．2．5 割炬偏转角的计算
3．2．6 割炬实际切割角
3．3 管开孔与开槽的数学模型
3．3．1 相贯方程的建立
3．3．2 运动控制参数的求解
3．4 短管两端切割的数学模型
3．5 割炬的速度分析
第四章 OpenGL语言及VC++中绘图环境的生成
4．1 OpenGL的功能概述
4．2 在Windows环境下使用OpenGL
4．3 OpenGL运动模拟基础
4．3．1 三维图形动画流程
4．3．2 三维空间
4．3．3 设置视见环境
4．3．4 建立真实的物体模型
4．3．5 动画的生成
4．4 利用C++创建OpenGL类
4．5 在VC++环境中创建OpenGL绘图环境
第五章 系统软件的开发
5．1 人机交互模块
5．1．1 程序主界面
5．1．2 切割类型选择界面
5．1．3 参数输入界面
5．1．4 切割模拟控制界面
5．2 切割数据计算模块
5．3 图形显示及切割模拟
5．3．1 切割效果图显示
5．3．2 切割轨迹模拟
第六章 结论
参考文献
致谢
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发布时间: 2005-10-17
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