基于STEP-NC铣削模型的数控程序生成方法研究

论文摘要

STEP-NC（ISO14649）是产品模型数据交换标准（STEP）在制造领域的延伸,作为新的数控系统数据接口的规范,是面向对象和特征的。基于STEP-NC的数控程序不仅使得零件的三维几何信息能够直接传递到CNC控制器,而且还包含了工艺信息和加工信息,从而克服了传统的基于ISO6983标准的数控程序的信息损失、程序修改困难等诸多缺点。本文以新型数控程序接口STEP-NC为基础,对基于STEP-NC铣削模型的数控程序生成方法进行研究,主要研究内容如下:研究了STEP/STEP-NC标准,深入研究STEP-NC铣削模型的数控程序生成过程,包括几何信息提取、特征识别、毛坯自动生成及宏观工艺规划和文件的生成四个模块。首先,在ST-Developer10.0的环境下,使用ROSE库函数从STEP文件中提取出文件中包含的几何和拓扑信息;其次,从提取出的零件几何和拓扑信息中采用基于痕迹的几何推理方法结合STEP的特点识别出工件上的加工特征;然后,将特征识别的结果即STEP-NC加工特征作为基于特征的毛坯自动生成和宏观工艺规划的基础进行基于特征的毛坯自动生成及宏观工艺规划;最后,将几何信息、特征信息、毛坯信息及工艺规划信息的结果生成AP-238文件。随着STEP-NC的具体应用,各机床控制系统能识别了这种文件格式,可以实现了不同CAM系统之间的数据共享,其中几何数据可以被CAD系统读取,实现了CAD和CAM系统之间的双向数据流,促进了CAD/CAM的集成。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的意义
• 1.2 国内外相关领域的研究现状
• 1.2.1 STEP-NC的研究现状
• 1.2.2 特征识别技术的研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 STEP数据模型及几何信息提取
• 2.1 STEP的方法论
• 2.1.1 EXPRESS描述语言
• 2.1.2 集成资源
• 2.1.3 ISO10303 Part21物理文件
• 2.1.4 AP应用协议
• 2.2 ISO10303 AP-238与ISO14649
• 2.3 几何信息提取过程
• 2.3.1 ROSE类库
• 2.3.2 头段提取及实例
• 2.3.3 数据段提取及实例
• 2.4 本章小结
• 第3章 特征识别
• 3.1 特征识别的主要方法
• 3.1.1 基于边界匹配的特征识别
• 3.1.2 基于体分解的特征识别
• 3.2 STEP-NC铣削模型中的制造特征
• 3.2.1 STEP-NC铣削模型中制造特征的分类
• 3.2.2 STEP-NC铣削模型中特征的定义
• 3.2.3 特征的有效性规则
• 3.3 特征识别
• 3.3.1 特征识别过程
• 3.3.2 槽特征的识别
• 3.3.3 孔特征的识别
• 3.3.4 型腔特征的识别
• 3.4 特征识别实例
• 3.5 本章小节
• 第4章 毛坯自动生成及宏观工艺规划
• 4.1 毛坯生成的主要方法
• 4.2 毛坯自动生成的具体方法
• 4.2.1 不可预制特征的添补
• 4.2.2 可预制特征余量的添加
• 4.3 毛坯自动生成实例
• 4.4 宏观工艺规划
• 4.5 本章小结
• 第5章 AP-238文件的生成
• 5.1 AP-238文件的生成原理
• 5.2 AP-238文件头段的生成
• 5.3 AP-238文件数据段的生成
• 5.3.1 联编方式生成数据段
• 5.3.2 数据段生成方法实例
• 5.4 本章小节
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢