基于STEP-NC的特征建模及工艺设计系统研究

论文摘要

随着STEP-NC在数控机床接口标准逐步完善,数控技术将得到迅速发展,成为当今国内外研究热点之一。欧美发达工业国已在此领域上投入大量资源并取得一定的成果。我国虽然从上世纪70年代开始研究数控技术并获得一定的成功,但是与国际先进数控技术仍有很大的差距。本文从熟悉STEP与STEP-NC标准开始,在STEP标准的原理及方法学基础上建立基于STEP-NC的特征建模及工艺设计系统,从技术角度出发,确定现实可行的、合理的评价机制和总体方案,为计算机集成制造系统提供一定的借鉴意义。为了实现制造特征自动生成及其工艺信息设计,研究了ISO14649、STEP AP238应用协议,剖析了STEP和STEP-NC标准,掌握了EXPRESS对实体的定义以及EXPRESS对实体的关系与继承性,从而熟悉了标准中加工特征、工艺信息等数据的描述。根据ISO14649-10标准制造特征的定义,在UG环境下利用户定义特征功能构建自定义特征库。在设计零件时,按照零件规格直接从特征库调用特征模型并输入特征尺寸参数建立特征,为基于STEP-NC的工艺设计系统针对零件上各个特征进行工艺规划奠定基础。按照STEP-NC协议的内容,在基于STEP-NC的特征建模系统中,针对已设计的零件中各个特征提取特征尺寸信息,并对其进行工艺参数设计。在STEP-NC数据库中储存上述的特征尺寸信息与工艺信息,为STEP-NC文件生成提供数据支持。本文在UG 6.0、VC#2005和Access2003集成环境下,开发了基于STEP-NC的特征建模及工艺设计系统,实现了从特征库调用相关特征设计零件,并可交互式输入工艺信息,将上述数据存入数据库中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景与意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题研究的背景
• 1.1.3 课题研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 基于STEP-NC 的特征建模系统的国内外研究现状
• 1.2.2 基于特征的工艺设计系统的国内外研究现状
• 1.3 课题研究的主要工作
• 1.4 本章小结
• 第2章 STEP 与STEP-NC 标准概述
• 2.1 STEP 标准概述
• 2.2 STEP 标准的体系结构
• 2.3 信息描述语言EXPRESS
• 2.3.1 EXPRESS 简述
• 2.3.2 EXPRESS 实体间关系
• 2.3.3 EXPRESS 继承性
• 2.3.4 EXPRESS-G 简述
• 2.4 STEP-NC 标准
• 2.5 STEP-NC 数据模型
• 2.6 STEP-NC 文件结构
• 2.7 AP238 与15014649
• 2.8 STEP 与STEP-NC 的关系
• 2.9 STEP-NC 程序与传统数控程序的对比
• 2.10 本章小结
• 第3章 基于STEP-NC 的特征建模
• 3.1 特征
• 3.1.1 特征的概念
• 3.1.2 加工特征
• 3.2 基于STEP-NC 特征建模过程
• 3.3 特征库的建立
• 3.3.1 特征库
• 3.3.2 特征库的建立
• 3.4 特征定位
• 3.5 特征信息
• 3.6 特征建模实例
• 3.7 本章小结
• 第4章 基于STEP-NC 的工艺设计
• 4.1 特征信息提取模块
• 4.2 工艺信息设计模块
• 4.2.1 工艺设计流程
• 4.2.2 加工策略
• 4.2.3 工艺参数
• 4.2.4 机床功能
• 4.2.5 刀具
• 4.3 刀具库与STEP-NC 数据库
• 4.4 STEP-NC 文件生成
• 4.4.1 文件头段的生成
• 4.4.2 文件数据段的生成
• 4.5 本章小结
• 第5章 原型系统开发
• 5.1 系统总体设计
• 5.2 开发工具
• 5.2.1 UG NX 6
• 5.2.2 ST-Developer
• 5.3 系统实现
• 5.3.1 系统的主界面
• 5.3.2 系统的工作流程
• 5.4 实例
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果