基于STEP-NC的刀具路径规划及G/M代码生成研究

论文摘要

随着全球社会经济技术的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化,各个国家之间的经济竞争日趋激烈,主要体现在制造技术的竞争。数控加工技术是现代制造技术的基础,是先进制造技术的一个重要分支。所以各国政府都非常重视对数控加工技术的研究,特别是在国内发展水平与其他先进国家相差甚远的情况下,更需要学习和研究数控加工技术并促进向智能化和网络化等方向的发展。本文论述了传统数控标准应用及局限性和STEP-NC标准优越性及其国内外研究现状。通过详细分析STEP-NC标准文件中相关实体概念、数据模型及文件结构和UG CAM模块中加工操作参数信息,提出了两者之间路径设置信息、机床功能信息、刀具信息和几何信息等模块的映射关系。工艺路线的优化是基于明确的加工特征、加工方法和加工操作的基础上,进行工艺路线决策和特征加工过程的工步排序,安排出合理的操作顺序,提高加工效率。利用了遗传算法对加工操作的顺序进行优化。通过研究基于遗传算法的工步排序问题,完成了加工操作的刀具路径在优化方法上的实现。提出了利用遗传算法对加工操作顺序的排序优化系统功能。利用UG/OPEN MenuScript和UG/OPEN API二次开发工具对UG CAM模块进行了二次开发,实现了原型系统的开发。该系统把STEP-NC标准文件信息转化为现在普遍使用的传统G代码程序,以便在通用机床上加工使用。即实现了对STEP-NC标准文件中加工刀具、加工工艺等信息的提取,和UG CAM中加工操作、刀具路径及优化和G /M代码文件的自动生成系统功能。最后,通过实例验证了原型系统对加工参数信息自动提取、刀具路径和G/M代码文件自动生成等功能的合理性及STEP-NC标准程序的正确性和先进性。为STEP-NC标准的深入理解、应用及其研究提供了一定的借鉴意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 传统数控标准概述
• 1.2.1 ISO6983 标准的应用
• 1.2.2 ISO6983 标准的局限性
• 1.3 STEP-NC 标准的研究现状及发展趋势
• 1.3.1 STEP-NC 标准的国内外研究状况
• 1.3.2 STEP-NC 数控加工方式的发展趋势
• 1.4 课题研究意义及主要内容
• 1.4.1 课题的来源
• 1.4.2 课题研究目的与意义
• 1.4.3 课题论文框架和主要内容
• 1.5 本章 小结
• 第2章 STEP-NC 标准
• 2.1 引言
• 2.2 STEP-NC 标准
• 2.2.1 STEP-NC标准概述
• 2.2.2 STEP-NC 标准的数据模型
• 2.2.3 STEP-NC 标准的文件结构
• 2.3 相关标准协议简介
• 2.3.1 AP203、AP214和AP224概述
• 2.3.2 AP238 概述
• 2.3.3 ISO14649-X系列标准概述
• 2.4 STEP-NC 标准中铣削加工主要概念
• 2.4.1 特征
• 2.4.2 执行与工步
• 2.4.3 操作
• 2.5 本章 小结
• 第3章 UG NX6.0 软件CAM模块及其二次开发
• 3.1 UG 数控加工概述
• 3.2 UG 数控铣加工通用过程与加工术语
• 3.2.1 加工刀具
• 3.2.2 数控加工补偿
• 3.2.3 加工精度
• 3.3 UG NX6 加工操作的父级组
• 3.4 常见铣削概述
• 3.4.1 平面铣概述
• 3.4.2 型腔铣概述
• 3.4.3 点位加工概述
• 3.5 UG 的二次开发技术
• 3.6 本章 小结
• 第4章 STEP-NC程序加工信息与UG加工信息的映射
• 4.1 STEP-NC 铣削加工实体
• 4.1.1 工作计划
• 4.1.2 加工步骤
• 4.1.3 加工操作
• 4.1.4 制造特征
• 4.1.5 工件及坐标系
• 4.2 UG NX6 加工操作的参数信息
• 4.3 参数映射
• 4.4 本章 小结
• 第5章 基于遗传算法的工步序列优化
• 5.1 引言
• 5.2 工步排序问题的数学模型
• 5.3 工步排序问题的约束集
• 5.4 工步排序优化
• 5.4.1 工步排序编码方法和初始种群
• 5.4.2 工步排序的适应度函数和遗传算子
• 5.5 工步排序实例
• 5.6 本章 小结
• 第6章 原型系统开发
• 6.1 系统框架
• 6.2 STEP-NC 参数的提取
• 6.3 UG 加工操作刀路的生成
• 6.4 G/M 代码的产生
• 6.5 实例验证
• 6.6 本章 小结
• 第7章 结论与展望
• 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
• 致谢