复杂曲面的加工及仿真技术研究

论文摘要

数控加工是CAD/CAM技术中发挥效益最直接和最明显的环节之一。随着零件型面复杂程度的增加和数控加工技术的发展,加工程序的复杂性越来越高。因此对所编制的数控加工程序的正确性的验证显得十分重要。本论文进行的数控加工仿真技术的开发,既可用于判断所编制的NC代码的正确性,又能检验加工的干涉问题,具有良好的实用性。实现了以真实加工条件为前提的机床加工过程实时动态模拟,预估计加工的过程和结果。本论文主要内容研究如下:（1）基于参数方程的矢量表示法,推导出数控系统中三次B样条曲线的一种高速插补方法。本插补方法不仅理论上使所有的插补点落在加工的曲线上,而且加工中的实时插补过程仅有加法运算,故插补速度较高。误差分析表明,只要合理选择参数增量,能保证所要求的加工精度的要求。分析了该算法的性能及特点,并通过数控加工实验得以验证。（2）用ADAMS软件对机床作业空间进行仿真:首先,在Solidedge中建立所设计的铣床三维模型;然后导入ADAMS中,运用ADAMS/View的参数化功能对模型建立约束,施加驱动力;其次,用ADAMS语言编制空间运动仿真程序,对所设计的铣床进行空间运动功能仿真实验,确保其能在满足所需的作业空间前提下,相互间不发生碰撞。（3）在三维实体造型软件AutoCAD2002环境下建立了四轴铣床的三维实体模型,应用ObiectARX2002作为开发工具,借助VisualC++6.0开发环境,对AutoCAD2002进行二次开发,编制了各轴行程范围的确定,换刀库的生成,毛坯的生成,G代码的读入,干涉的判断等程序,实现了NC代码驱动的数控加工仿真以及加工过程中与已加工表面发生干涉的检查,并通过实例对其仿真软件进行了验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 复杂曲面的CAD/CAM的发展及现状
• 1.1.1 复杂曲面造型技术的发展及现状
• 1.1.2 复杂曲面加工的发展及现状
• 1.2 铣床虚拟样机技术的空间运动功能仿真
• 1.3 数控加工仿真技术研究的现状和意义
• 1.3.1 数控加工仿真技术的研究现状
• 1.3.2 数控加工仿真技术研究的意义
• 1.4 课题的主要研究任务
• 2 样条曲线在复杂曲面加工中的应用研究
• 2.1 三次B-样条曲线的插补算法
• 2.1.1 插补原理
• 2.1.2 插补递推公式
• 2.2 高速插补算法的误差分析
• 2.2.1 弓高误差
• 2.2.2 进给速度分析
• 2.2.3 插补算法步骤
• 2.3 样条曲线在加工过程中的应用
• 2.3.1 Bezier曲线在加工中的原理
• 2.3.2 二次和三次Bezier曲线
• 2.3.3 Bezier曲线在加工中的应用
• 2.3.4 数控加工中的粗插补与精插补
• 2.4 眼镜框加工实例
• 2.4.1 内轮廓加工
• 2.4.2 外轮廓加工
• 3 铣床空间运动功能仿真
• 3.1 本文用到ADAMS软件中的功能模块
• 3.2 SolidEdge或Solidworks向ADAMS的数据转换
• 3.3 在本机床作业空间仿真过程用到ADAMS的约束关系及功能仿真
• 3.3.1 ADAMS中常用的设置约束关系
• 3.3.2 运动功能仿真
• 3.4 本章小结
• 4 数控加工仿真系统的研究与开发
• 4.1 概述选用AutoCAD开发平台原因
• 4.2 AutoCAD二次开发工具OBJECTARX2002
• 4.3 使用Visual C++创建ARX程序
• 4.3.1 设置Visual C++开发环境
• 4.3.2 编辑ARX程序的调用函数
• 4.3.3 工程的设置、链接器和编译器选项设置
• 4.3.4 建立编辑ARX程序的调用函数的基本步骤及机床运动部件的定义
• 4.4 加工仿真系统的组成结构
• 4.4.1 仿真系统结构图
• 4.4.2 数控加工仿真模块开发中的关键技术
• 4.4.3 数控机床三维实体模型的建立
• 4.5 添加对话框资源
• 4.5.1 机床各轴行程设定界面的建立
• 4.5.2 刀具库的界面的建立
• 4.5.3 毛坯及夹具实体界面的建立
• 4.5.4 数控代码的显示界面的建立
• 4.5.5 NC程序中正在执行的数控代码对话框的建立
• 4.6 NC译码编译
• 4.6.1 数控代码
• 4.6.2 NC程序的译码
• 4.7 空间刀具半径补偿的原理与实现
• 4.7.1 刀具半径补偿建立
• 4.7.2 刀具半径补偿原理
• 4.7.3 刀具半径补偿进行
• 4.8 干涉碰撞检查
• 4.8.1 干涉检测概述
• 4.8.2 干涉检测方法
• 4.9 加工仿真实例
• 4.10 本章小结
• 5 全文总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士研究生期间发表的论文