鞋楦检测及制造集成化系统的研究

论文摘要

鞋楦是制鞋的重要模具,我国大多数制鞋企业还是采用手工制作样楦和简单的拷模加工方式,成本高、周期长、质量差。将CAD/CAM技术应用于鞋楦设计制造中,将大大改变传统的鞋楦设计制造方式、缩短鞋楦生产周期、提高产品质量。从鞋楦测量数据的采集、处理,刀位点计算、数字仿真,一直到加工程序的生成,每个环节如果采用市场上现有的软件,成本昂贵且费时长,对操作人员技术水平要求较高。本课题研究的鞋楦检测及制造集成化系统,正是针对这一难题所开发的。本系统在数控机床上实现鞋楦测量、加工一体化,自主开发鞋楦CAD/CAM系统,使用方便,操作简单,显著缩短鞋楦设计开发周期,具有较高的应用价值。本课题研究的鞋楦检测及制造集成化系统,也同样适用于异形回转体零件的加工,具有较好的参考价值。本文首先概述了国内外鞋楦设计和制造的现状,指出采用先进的制造技术改造制楦方法的迫切性。介绍了与课题相关的数字化加工技术。接着提出了系统的总体设计思想,指出了系统开发的重难点所在。然后详细分析了机床在线检测技术,探讨了机床在线检测鞋楦的可行性,建立了母鞋楦曲面测量系统。随后,论文分析了鞋楦CAD/CAM技术,采用离散法造型技术建立鞋楦三维模型,并应用数据库理论建立鞋楦数据库,为鞋楦CAD/CAM系统建立完善的体系化环境。论文对鞋楦刀位点算法进行了详细的分析,算法模型采用当今加工自由曲面最流行的球头铣刀作为加工刀具,以“一次逼近法”作为鞋楦刀位点算法的理论依据,提高了算法效率。随后介绍了鞋楦数字仿真技术并对所获得的刀位点进行了数字仿真,结果表明刀位点算法正确,刻楦精度和质量也得到了保证,采用自动程序生成技术对鞋楦刀位点文件进行编译,形成最后的NC加工代码。最后在鞋楦检测及制造集成化系统的功能需求分析的基础上,给出了系统总体功能模块框图,并在前面理论研究的基础上采用Visual C++实现了鞋楦检测及制造集成化系统。论文中给出了鞋楦测量数据测头半径补偿、刀位点计算、刀位点仿真等算法和部分界面图。实验的数据表明从鞋楦测量、数据处理到加工完成,整个系统按照设计思路实现,达到了预定的目的。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 鞋楦概述
• 1.2 国内鞋楦设计制造及研究现状
• 1.3 国外鞋楦设计制造及研究现状
• 1.4 与课题相关的数字化加工技术
• 1.4.1 曲面测量技术
• 1.4.2 测量数据处理与曲面建模技术
• 1.4.3 数控加工及其仿真技术
• 1.4.4 人工智能技术
• 1.5 本课题主要研究内容
• 1.6 本章小结
• 2 鞋楦检测及制造集成化系统的总体构成
• 2.1 引言
• 2.2 加工中心实现鞋楦测量功能的可行性分析
• 2.3 曲面测量方法
• 2.4 鞋楦测量系统
• 2.5 鞋楦CAD/CAM 技术
• 2.5.1 CAD 造型系统中曲线曲面表达
• 2.5.2 鞋楦的特征参数及国家标准
• 2.5.3 鞋楦几何建模技术
• 2.6 数据通信和鞋楦数控加工过程
• 2.6.1 数据通信
• 2.6.2 鞋楦数控加工过程
• 2.7 本章小结
• 3 母鞋楦曲面测量系统
• 3.1 引言
• 3.2 鞋楦测量方法
• 3.3 测头的性能分析及加工中心测头选型
• 3.4 母鞋楦曲面测量
• 3.4.1 母鞋楦曲面测量硬件构成
• 3.4.2 母鞋楦曲面测量软件构成
• 3.5 测头系统与加工中心的联接与通信
• 3.5.1 加工中心及CNC 数控系统介绍
• 3.5.2 R5232 通讯技术介绍
• 3.6 通信程序的实现
• 3.7 鞋楦测量过程及数据保存
• 3.8 本章小结
• 4 鞋楦 CAD/CAM 系统
• 4.1 引言
• 4.2 鞋楦曲面CAD 建模
• 4.2.1 建模方法概述
• 4.2.2 三维物体的几何建模技术
• 4.2.3 鞋楦建模方法选择
• 4.2.4 离散造型法介绍
• 4.2.5 鞋楦测量点数据预处理
• 4.2.5.1 异常点的处理
• 4.2.5.2 鞋楦测量数据测头半径补偿算法
• 4.2.5.3 加装楦头和楦尾
• 4.2.5.4 鞋楦面的局部修改
• 4.3 鞋楦CAM 系统
• 4.3.1 CAM 系统组成
• 4.3.2 鞋楦刀位点算法及加工轨迹生成
• 4.3.3 鞋楦刀位点数字仿真
• 4.3.4 NC 程序的生成
• 4.4 本章小结
• 5 鞋楦检测及制造集成化系统的实现
• 5.1 引言
• 5.2 系统的开发语言选择及功能需求分析
• 5.3 系统的实现
• 5.3.1 母鞋楦测量模块
• 5.3.2 鞋楦CAD 软件模块
• 5.3.3 鞋楦CAM 软件模块
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 独创性声明
• 学位论文版权使用授权书