无心外圆磨削仿真系统开发

论文摘要

无心外圆磨削作为一种高精度的精加工工艺方法,在机械制造领域占有重要地位。无心外圆磨削仿真是指无心外圆磨削加工过程在虚拟环境中的映射,无心外圆磨削仿真系统是虚拟制造技术的重要组成部分,对无心磨削过程进行建模仿真,可以帮助设计人员检查制造中的问题,同时找到一种便利的方法来选择最佳的加工参数,必将获得巨大的经济效益。本文首先介绍了常用的软件开发流程,结合仿真系统开发流程的特点初步建立了无心外圆切入磨削仿真系统的开发流程。对照项目要求,初步拟定了系统的目标功能。通过对系统目标功能的详细分析,确定了无心外圆磨削仿真系统的总体构架和相关模块的设计思想。随后文章重点探讨了仿真系统实现的几个关键技术。在分析了OpenGL三维建模的优缺点后提出了3DS模型在仿真系统中的应用的思想。并对3DS文件格式构架及3DS模型在仿真系统中的读取与重现的具体方法进行了详细分析。在对目前主流数控仿真软件中对于工件表面三维形貌变化处理常用的三角网格离散仿真法分析的基础上结合无心外圆磨削的特点,指出了三角网格离散仿真在无心磨削应用中的不足。提出了仿真系统的动画设计思想以及利用OpenGL相关技术实现加工过程工件三维形貌变化的详细过程。同时又分析了布尔运算在加工过程二维动画仿真中的原理及优缺点,并在分析无心磨削加工特点的基础上,采用OpenGL混合技术实现了无心外圆磨削加工过程的二维动画仿真。在介绍无心磨削中工件中心高的理论计算方法的基础上提出了根据工件中心高的理论优化值计算托板高度的方法,并详细介绍了相关计算机程序的设计。同时通过计算机编程实现了在时域中表现工件真圆度的变化状态和实时的磨削力的输出。此外,文章还对工件自身存在的不平衡对于无心磨削的影响进行了相关分析。将工件的不平衡划分为轴向不平衡、径向不平衡和轴向径向同时不平衡三大类,然后分别对这三种情况进行了动力学分析,并通过Matlab计算绘制了各种情况下稳定磨削区域的范围,为进一步了解无心磨削的特性提供了有益参考。仿真系统经过测试具有良好的实时性、交互性以及较为真实的三维,二维动画显示能力,基本实现了仿真系统的设计目标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 无心磨削概述及课题背景
• 1.2 研究现状概述
• 1.2.1 虚拟仿真概述
• 1.2.2 国内磨削仿真相关研究现状
• 1.2.3 国外磨削仿真相关研究现状
• 1.3 主要研究内容及相关工作
• 第二章 仿真系统的整体设计
• 2.1 系统目标功能
• 2.2 系统总体构架
• 2.3 系统开发平台介绍
• 2.3.1 MFC 简介
• 2.3.2 MFC 文档视图结构
• 2.4 系统图形支撑OPENGL 介绍
• 2.4.1 OpenGL 基础
• 2.4.2 OpenGL 基本操作
• 2.5 本章小结
• 第三章 系统环境设置与3DS 模型的装载
• 3.1 仿真系统的OPENGL 环境设置
• 3.2 3DS 文件读取与重现
• 3.2.1 3DS 文件构架
• 3.2.2 3DS 文件的读取
• 3.2.3 3DS 模型的重现与控制
• 3.3 本章小结
• 第四章 仿真系统动画设计与实现
• 4.1 切入磨削三维动画设计与实现
• 4.2 通过磨削三维动画设计与实现
• 4.3 加工过程的二维动画设计与实现
• 4.4 本章小结
• 第五章 磨削参数的计算机辅助计算
• 5.1 托板高度的计算机辅助计算
• 5.2 工件真圆度的计算机辅助计算
• 5.2.1 工件真圆度的概念
• 5.2.2 无心外圆切入磨削真圆度计算
• 5.3 磨削力的计算机辅助计算
• 5.4 本章小结
• 第六章 工件自身不平衡对无心磨削的影响
• 6.1 轴向不平衡工件对无心磨削的影响
• 6.2 径向不平衡工件对无心磨削的影响
• 6.3 双向不平衡工件对无心磨削的影响
• 6.4 本章小结
• 第七章 仿真系统仿真实例
• 7.1 3DS 模型文件的制作
• 7.2 无心外圆切入磨仿真实例
• 第八章 总结与展望
• 8.1 论文工作总结
• 8.1.1 主要完成的工作
• 8.1.2 主要创新点
• 8.1.3 存在的不足
• 8.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文