虚拟数控铣削几何及物理仿真系统的研究

论文摘要

随着科学技术的飞速发展和顾客需求的日益多样化,制造业面临全球范围的激烈竞争,为了生产出低成本的产品以及满足客户个性化要求,提高市场竞争力,虚拟数控加工仿真技术成为现代制造技术研究中不可缺少的重要内容。本文采用理论研究与实际应用相结合的方法,在UG平台强大的CAD/CAM功能基础上,对影响虚拟数控铣削加工仿真中的几何和物理因素进行了理论研究,提出了基于UG的虚拟数控铣削几何及物理仿真系统。本文所建立的系统主要基于UG软件平台,通过UG软件的二次开发技术以及VC++的MFC技术无缝集成虚拟数控几何及物理仿真系统,提出了创建虚拟机床库、机床夹具标准件库和虚拟机床加工环境的方法与步骤,并建立了各种标准件库,进行了加工参数优化,解决了仿真过程中几何及物理仿真结合的难题,最终实现了虚拟数控仿真。其中,机床的虚拟运动仿真以及参数优化的正确性是系统成功实施的关键技术。本文利用UG软件的ISV模块通过配置虚拟机床,进行后置处理,完成虚拟运动仿真;通过构造加工特征组合段建立了铣削加工多目标变参数优化模型,采用遗传算法对加工参数进行了优化。开发后的虚拟数控铣削几何及物理仿真系统,实现了几何仿真与物理仿真的集成,完成了针对不同加工环境的加工工艺参数的选择,人机交互能力强,操作方便,从而提高生产效率和加工精度,降低企业的生产成本,提高企业的效益和市场竞争力,对数控加工技术的发展具有现实意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 虚拟制造技术的概念及研究现状
• 1.1.1 虚拟制造的概念
• 1.1.2 虚拟制造的研究现状
• 1.2 数控加工几何及物理仿真系统研究现状
• 1.3 本课题研究的目的和意义
• 1.4 课题来源与研究内容
• 1.5 本章小结
• 第2章 虚拟数控几何及物理仿真系统总体设计
• 2.1 仿真系统的总体结构
• 2.1.1 仿真系统的基本要求
• 2.1.2 仿真系统的构建
• 2.2 仿真系统各功能模块介绍
• 2.2.1 几何仿真模块
• 2.2.2 物理仿真模块
• 2.3 本章小结
• 第3章 几何仿真模块中虚拟机床库的建立
• 3.1 虚拟机床的特点
• 3.2 虚拟机床几何模型的建立
• 3.2.1 基于UG 的虚拟机床创立方法比较
• 3.2.2 建立虚拟机床库关键技术的研究
• 3.3 虚拟机床驱动器的建立
• 3.4 虚拟机床运动模型的建立
• 3.5 基于UG/ISV 虚拟机床仿真
• 3.6 本章小结
• 第4章 物理仿真模块参数优化的实现
• 4.1 物理仿真参数优化概述
• 4.2 物理仿真模块参数优化
• 4.2.1 物理仿真参数优化模型的建立
• 4.2.2 物理仿真模块参数优化的目标函数
• 4.2.3 参数优化策略
• 4.2.4 物理仿真参数优化特征组合段的构造
• 4.2.5 优化问题分解
• 4.3 遗传算法在物理仿真模块参数优化中的应用
• 4.3.1 遗传算法的可行性分析
• 4.3.2 遗传算法的求解过程
• 4.4 本章小结
• 第5章 仿真系统的开发与应用
• 5.1 几何仿真模块的建立
• 5.1.1 工件及夹具装配模型的建立
• 5.1.2 加工过程仿真操作流程
• 5.2 物理仿真模块的建立
• 5.2.1 遗传算法在Matlab7.0 中的实现
• 5.2.2 Matlab7.0 与VC++6.0 的接口
• 5.2.3 基于UG 平台的物理仿真模块
• 5.3 几何及物理仿真系统的实现
• 5.4 几何及物理仿真系统的应用
• 5.4.1 几何仿真模块的应用
• 5.4.2 物理仿真模块的应用
• 5.4.3 实验验证
• 5.5 本章小结
• 结论
• 附录1
• 附录2
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢