数控木工机床加工过程仿真系统研究与实现

论文摘要

随着制造业的飞速发展,近些年来涌现出一大批新的制造技术,而虚拟制造就是其中的一个非常重要的新技术,它集中体现了制造业信息化、自动化、智能化的发展趋势。数控仿真是虚拟制造的一项关键的基础技术。论文主要进行了以下具体研究工作:采用面向对象技术和openGL语言建立了在数控木工机床仿真中由工件、机床、夹具及刀具等实体组成的仿真操作环境,通过描述它们之间的结构关系,快速、真实地显示出三维虚拟场景;采用Visual C++编程语言,实现了仿真环境中NC代码的读入、检查、解释的译码器编译环境;根据机床的毛坯和刀具的相互运动关系,建立虚拟木工机床运动仿真模型;在加工不同实体或同一实体的不同形状时刀具的选择是不一样的,这里用构造实体几何法来简化刀具的复杂形状减少图形的复杂计算,使程序运行速度更快;在数控仿真系统碰撞和干涉检验部分,本文提出了静态碰撞干涉检测和动态干涉检测算法,实现了碰撞干涉的快速检测,满足了数控仿真系统的“实时性”要求。以上数控加工仿真关键技术研究的成果已经成功地应用于软件的开发。效果表明,所开发的数控仿真软件,图形显示的质量高,仿真效果真实,仿真结果与数控加工的实际结果基本吻合,对改进完善数控加工编程软件和保证零件加工质量起到了重要的作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 项目的研究内容
• 1.2 数控仿真系统总体框架
• 1.3 数控技术的含义
• 1.4 数控机床的组成
• 1.5 数控技术的发展历史
• 1.6 虚拟制造的概念
• 1.7 虚拟制造的研究现状
• 1.8 虚拟制造的关键技术
• 1.8.1 可视化技术
• 1.8.2 建模技术
• 1.8.3 仿真技术
• 1.9 本章小结
• 2 几何模型与动态仿真
• 2.1 引言
• 2.2 虚拟数控木工机床建模方法
• 2.2.1 构造实体几何法
• 2.2.2 离散矢量建模
• 2.2.3 八叉树表示法
• 2.3 虚拟数控木工机床建模
• 2.3.1 虚拟数控木工机床铣刀模型的建立
• 2.3.2 虚拟数控木工机床夹具模型的建立
• 2.3.3 虚拟数控木工机床毛坯模型的建立
• 2.4 运动模型仿真的计算方法
• 2.4.1 平底铣刀切削过程计算方法
• 2.4.2 球头刀切削过程计算方法
• 2.5 本章小结
• 3 数控仿真系统译码器及碰撞干涉的研究
• 3.1 译码器的功能结构图
• 3.1.1 数控程序结构与格式
• 3.1.2 数控代码功能字
• 3.1.3 数控代码的特点
• 3.2 数控程序翻译
• 3.2.1 词法分析
• 3.2.2 语法分析
• 3.2.3 语义分析
• 3.2.4 执行翻译
• 3.3 插补算法的研究
• 3.3.1 直线插补
• 3.3.2 圆弧插补
• 3.4 碰撞干涉检测
• 3.5 本章小结
• 4.数控木工机床加工过程仿真系统的实现
• 4.1 仿真系统软件开发环境
• 4.2 面向对象编程技术
• 4.3 三维仿真图形开发工具的介绍
• 4.4 通过面向对象方法设计仿真系统
• 4.4.1 压缩体素模型类:CZipVoxelModel
• 4.4.2 工件类:CBlock
• 4.4.3 加工代码类:CNCCode
• 4.4.4 刀具类:CTool
• 4.4.5 刀具库类:CToolLibrary
• 4.5 数控仿真系统的软件介绍
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢