折线绳槽数控加工系统仿真

论文摘要

折线绳槽是一种适合钢丝绳进行多层卷绕的绳槽形式，其特殊结构决定了它的加工方法迥异于普通螺旋槽的加工方法。目前我国对折线绳槽的生产多数还是采用普通车床加工，加工过程繁冗，不能保证绳槽的加工质量。折线绳槽的特殊结构，同样也使数控加工变得复杂与困难，在加工过程中程序代码的正确性不能得到有效保障，特别是在直线绳槽与斜线绳槽过渡的区域，加工要求高，出错几率大。尽管如此，工业经济的逐渐发达使得折线绳槽的市场前景日臻广阔。于是对折线绳槽数控加工仿真系统的研究具有重要的现实意义。基于此，本论文以数控车床为载体，以折线绳槽为对象，探讨了折线绳槽数控加工仿真系统的开发方法与关键技术，并以虚拟现实技术和实体建模理论为根基，结合计算机图形技术，利用VC++、OpenGL与3DS MAX开发了仿真系统。在折线绳槽加工前，先在计算机上执行程序代码，对整个加工过程进行仿真模拟。通过仿真系统，提前观测了绳槽加工过程，从而保证了绳槽加工程序的可靠性，缩短了加工时间，提高了生产效率，为绳槽的自动化制造打下了基础。本论文首先介绍了数控仿真技术的发展及其在折线绳槽制造加工领域的应用现状，概述了数控车床加工折线绳槽的原理与加工工艺，分析了折线绳槽的参数关系，着重阐述了实际加工切削用量与车刀刀尖圆心位置的确定方法。然后对数控车床与折线绳槽的几何模型进行了研究，建立了各部件与绳槽的三维几何模型，同时运用OpenGL对其进行了实体造型。最后，在计算机上实现对折线绳槽加工过程的模拟，本论文使用轴向包围盒碰撞检测算法，对产生碰撞的物体进行碰撞响应，同时实施特效渲染，使数控车床操作者能够观测到整个碰撞过程。论文在结尾处对系统的实现过程进行了阐述，对课题研究内容进行了总结，对折线绳槽数控加工仿真系统的发展进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 折线绳槽制造工艺流程
• 1.3 折线绳槽滚筒的结构与加工方法
• 1.4 数控仿真技术及其在折线绳槽加工领域的应用现状
• 1.5 课题的研究意义
• 第2章 折线绳槽数控加工过程及仿真系统设计
• 2.1 折线绳槽的功能与工艺特点
• 2.1.1 折线绳槽的功能与特征
• 2.1.2 折线绳槽的参数分析
• 2.1.3 折线绳槽的加工实现方式与加工方法
• 2.2 数控车床加工折线绳槽的原理与技术要求
• 2.2.1 折线绳槽数控加工原理
• 2.2.2 加工折线绳槽的数控车床结构特征
• 2.2.3 加工工步分析
• 2.2.4 实际加工过程中切削用量与刀尖圆心位置及车刀轨迹的确定
• 2.3 折线绳槽数控加工仿真系统结构设计
• 2.3.1 折线绳槽数控加工仿真系统的功能分析
• 2.3.2 折线绳槽数控加工系统与仿真系统的总体结构
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于 OpenGL 的三维实体模型构建
• 3.1 OpenGL 概述
• 3.2 数控车床零部件的几何建模
• 3.3 数控车床零部件的装配
• 3.3.1 基于约束的数控车床零部件装配
• 3.3.2 数控车床零部件的装配过程
• 3.4 折线绳槽的三维造型
• 3.4.1 毛坯体的离散化方法
• 3.4.2 空间离散点的存储结构
• 3.5 本章小结
• 第4章 折线绳槽数控加工仿真系统的运动模型
• 4.1 运动模型概述
• 4.2 数控车床零部件的齐次坐标变换
• 4.3 数控车床零部件在加工仿真环境中的运动
• 4.4 本章小结
• 第5章 数控车刀的碰撞检测
• 5.1 碰撞检测概述
• 5.1.1 常用的碰撞检测算法
• 5.1.2 基于轴向包围盒的碰撞检测流程
• 5.2 轴向包围盒的表示方法与计算及求交测试
• 5.3 碰撞响应
• 5.3.1 可编程着色器概述及实现过程
• 5.3.2 可编程着色器在本仿真系统中的应用
• 5.4 本章小结
• 第6章 折线绳槽数控加工仿真系统的实现过程
• 6.1 系统开发环境
• 6.2 三维动态仿真的实现
• 6.2.1 折线绳槽数控加工程序的词法与语法及语义分析
• 6.2.2 折线绳槽数控加工程序的自动编程
• 6.2.3 折线绳槽加工过程的动画显示
• 6.3 系统实现过程
• 6.3.1 折线绳槽实际数控加工的例子
• 6.3.2 折线绳槽数控加工仿真系统的运行过程
• 6.3.3 折线绳槽数控加工仿真系统的应用举例
• 6.4 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果