基于STEP-NC标准的数控编程技术研究

论文摘要

STEP-NC （ISO14649）,是由国际标准化组织ISO第184技术委员会第一分技术委员会（ISO/TC184/SC1）为计算机数字控制（CNC）系统制定一种新的数控编程标准。它是STEP标准的扩展,将加工操作组织成系列的加工步骤,每一个操作步骤都能在CNC机床上执行。STEP-NC中加工步骤就相当于G代码一样代表的是加工指令。然而不同于G代码的是,STEP-NC中的加工步骤所包含的是三维几何信息,刀具需求,特征定义等信息,机床则根据这些可利用资源动态规划加工操作以及智能重组加工操作。本文首先回顾了数控技术的发展,特别是数控编程技术和数控系统的发展进化历程。在分析ISO6983标准的局限性的基础上,引入新一代数控标准STEP-NC的概念。介绍了STEP （ISO10303）标准的组成部分和体系结构,给出了STEP的结构模型图和层次划分图,并对描述方法、实现方法、集成资源和应用协议等做了说明,概括了STEP-NC的形式化描述语言EXPRESS的语法结构,详细说明了STEP-NC的主要特点、内容、体系结构,并介绍了ISO14649各部分的内容。进而分析了STEP-NC转换器的功能结构。本课题采用Visual C++作为开发工具,充分发挥C++强大的编程功能,并结合Visual C++的图形显示功能,编写转换程序实现从STEP-NC到G代码的转换。转换程序分四个功能模块,分别为:信息提取、特征识别、轨迹生成与G代码文件生成。另外,本课题采用MFC编程方法中的对话框编程技术开发了系统界面。用户可以通过系统界面查看STEP-NC文件和转换后的G代码文件。最后用CAXA-ME软件对生成的G代码进行仿真,验证STEP-NC转换器的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 数控编程方法
• 1.1.1 数控编程技术的发展
• 1.1.2 ISO 6983 标准及存在的问题
• 1.2 STEP-NC 的出现及发展
• 1.2.1 产品数据交换标准的发展及STEP 标准
• 1.2.2 STEP 在CAD、CAPP、CAM 领域的发展
• 1.2.3 STEP-NC 的产生及其影响
• 1.3 STEP-NC 标准的国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 课题的主要研究内容及意义
• 1.4.1 课题研究内容
• 1.4.2 课题要达到的目标
• 1.4.3 课题研究意义
• 第二章 STEP-NC 数据标准
• 2.1 STEP 标准的构成
• 2.2 STEP 的体系结构
• 2.3 STEP 标准的重要应用协议
• 2.4 EXPRESS 描述语言
• 2.4.1 EXPRESS 语言主要描述的元素
• 2.4.2 EXPRESS 语言的数据类型
• 2.4.3 EXPRESS 语言的继承机制
• 2.5 STEP-NC 标准的构成
• 2.5.1 ISO 14649 的功能模块
• 2.5.2 ISO 14649 的组成
• 2.5.3 STEP AP 238
• 2.5.4 STEP-NC 标准文件结构
• 第三章 STEP-NC 转换器的开发
• 3.1 STEP-NC 转换器方案的提出
• 3.2 STEP-NC 转换器框架设计
• 3.3 EXPRESS 语言向C++映射的规则
• 3.4 信息提取
• 3.4.1 IS010303-21 文件格式特点
• 3.4.2 如何提取信息
• 3.4.3 提取什么样的信息
• 3.5 特征识别
• 3.6 轨迹生成
• 3.6.1 IS014649 标准中的坐标系
• 3.6.2 坐标系转换
• 3.6.3 刀具轨迹生成
• 3.7 G 代码生成
• 第四章 STEP-NC 转换器的实现及验证
• 4.1 STEP-NC 转换器的界面
• 4.2 仿真验证
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表及录用的学术论文
• 致谢