基于数控车削加工仿真的切削用量优化研究

论文摘要

随着数控技术的逐步普及,数控加工仿真及优化技术得到越来越广泛的应用,提高数控加工的效率已经成为当今机械行业的重要研究课题之一。通过计算机对加工过程进行仿真,能够在真实制造之前在虚拟环境中进行零件的数控加工,从而检查数控程序的正确性、合理性,自动优化切削参数,最终达到缩短产品开发周期、降低生产成本、提高产品质量和生产效率的目的。在搜集和阅读了大量的有关资料的基础上,针对基于刀位点数据的数控加工几何仿真存在的不考虑切削用量的问题,对驱动数控车削仿真的数控程序中的切削用量优化进行了分析和研究。在分析数控程序及数控车削编程特点的基础上,研究了数控程序中切削参数的提取与切削用量的存储问题,给出了参数提取及存储的方法。以提取出的切削用量为优化对象,运用切削理论经验公式建立了切削用量优化的目标模型及约束条件,采用复合形算法设计了求解程序,并针对复合形法可能收敛于局部最小点的缺点,设计了多次求解取最小值的弥补措施。通过添加程序段的方法将优化求解后的切削用量存入数控程序中,实现了对驱动车削仿真的数控程序的优化。在以上研究基础上,以Visual C++.NET 2003为工具,开发了数控加工仿真切削用量优化原型系统,实现了数控切削用量的提取、优化和存储的可视化操作。设计开发了刀具数据库,利用ADO技术实现了系统与刀具库之间刀具信息的管理和传递。最后通过实例对系统进行了测试,初步验证了研究方法及算法的有效性和正确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及相关技术的研究现状
• 1.1.1 数控加工仿真技术的研究及应用现状
• 1.1.2 切削用量优化对数控加工的意义
• 1.1.3 切削用量优化研究的方法和分类
• 1.2 课题的研究方法及意义
• 1.3 论文主要内容及章节安排
• 第2章 切削用量的提取与存储
• 2.1 数控程序格式
• 2.1.1 数控程序的组成
• 2.1.2 数控指令代码
• 2.2 数控车床编程的规则和特点
• 2.2.1 数控编程规则
• 2.2.2 数控车床编程特点
• 2.3 数控代码提取与存储
• 2.3.1 数控代码提取的对象
• 2.3.2 代码提取与存储程序设计
• 2.4 本章小结
• 第3章 切削用量优化
• 3.1 优化的相关问题
• 3.1.1 优化的概念
• 3.1.2 优化的分类
• 3.2 数控加工中工艺参数的选择
• 3.2.1 刀具几何参数的选择
• 3.2.2 切削液的选择
• 3.2.3 切削用量选择的原则和方法
• 3.3 切削用量优化数学模型及约束条件
• 3.3.1 数学模型的优化设计变量
• 3.3.2 最高生产率目标模型
• 3.3.3 最低加工成本目标模型
• 3.3.4 多目标模型
• 3.3.5 模型约束条件
• 3.4 优化问题求解
• 3.4.1 求解方法
• 3.4.2 程序设计与实现
• 3.5 优化求解实例
• 3.6 本章小结
• 第4章 刀具数据库的设计与实现
• 4.1 刀具数据库的总体设计
• 4.2 刀具几何模型的建立
• 4.2.1 几何建模方法
• 4.2.2 刀具的分类和模型简化
• 4.2.3 刀具实体几何模型的构建
• 4.3 刀具数据库的开发
• 4.3.1 开发工具的选择
• 4.3.2 数据库的概念设计
• 4.3.3 数据库表的建立
• 4.4 刀具数据库链接与功能的实现
• 4.4.1 创建ADO 与数据库的链接
• 4.4.2 数据库功能的实现
• 4.5 刀具数据库与切削用量优化系统的关系
• 4.6 本章小结
• 第5章 原型系统的开发及运行实例
• 5.1 系统开发规划
• 5.2 原型系统设计
• 5.3 系统运行实例
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介