论文题目: 基于实体的数控加工仿真关键技术的研究与实现
论文类型: 博士论文
论文专业: 航空宇航制造工程
作者: 盛亮
导师: 廖文和
关键词: 数控,仿真,实体建模,协同仿真
文献来源: 南京航空航天大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文在江苏省高技术计划研究项目资助下,分别从近似实体仿真和精确实体仿真两个方面研究实体数控加工仿真验证关键技术;基于近似实体仿真模型,建立数控加工仿真力学模型,研究 NC 代码中进给率 F 优化技术;将网络技术和协同技术与实体数控加工仿真相结合,基于精确实体模型研究协同实体数控仿真,并架构实体数控仿真 Web 服务。本文研究具体包括以下主要内容: 1. 提出 Cuboid-array 近似实体仿真验证模型,研究近似实体仿真关键技术。提出视图粗细度(LOV),实现视图动态操作。提出剖视误差分析法,评价仿真结果。提出双体建模,基于 B-rep 模型完成干涉检查和动态过切检查,基于Cuboid-array 模型记录数控加工中间结果。提出双体显示,降低屏幕刷新频率,减少系统资源使用,改善仿真系统执行效率。 2. 提出组斜环式螺纹构造方法,研究和实现车削镜像加工仿真,以及加工仿真系统中宏代码的分析和处理,为解决此类问题提供了思路和方法。提出组合式实体刀具扫掠体的构造方法,实现平底刀、球头刀、环形刀、锥形刀和钻刀扫掠体的动态构造。采用简化的组合方式,解决刀具扫掠体在圆弧扫掠路径小于刀具半径时出现的自交问题。提出基于设计模型的数控仿真验证的新方法,检查刀具过切,刀具与夹具、工作台的碰撞,并将该方法应用到实体车、铣削仿真。基于组件研究 NC 代码预处理和三维 CAD 数据转换浏览技术。 3. 基于 Cuboid-array 模型和平均力学模型,建立数控加工仿真平均力学模型,基于仿真技术手段,探讨数控加工仿真中切削力仿真和材料去除率仿真。分别基于切削力、材料去除率和切屑厚度,研究 Fanuc 控制系统的 NC 代码中进给率 F 的优化。与协同技术和网络技术相结合,提出基于实体的协同数控加工仿真,研究协同数控加工仿真的关键技术,设计数控加工仿真的协同网络协议NCSP,基于 Hoops 和 ACIS 平台实现了基于网络的协同数控加工实体仿真原型系统。架构数控仿真 Web 服务平台。 4. 文章最后对本课题作了总结和展望。
论文目录:
第一章 绪论
1.1 CAD 技术综述
1.1.1 智能CAD
1.1.2 协同CAD
1.1.3 工具集CAD
1.2 CAM技术综述
1.2.1 高速加工自动编程
1.2.2 网络化自动编程
1.2.3 智能化自动编程
1.3 数控仿真技术综述
1.3.1 技术回顾（国内、外）
1.3.2 技术发展动态
1.3.3 技术热点和难点
1.4 论文研究范围及具体工作
1.4.1 研究范围
1.4.2 具体工作
1.4.3 技术要点
1.4.4 论文安排
第二章 近似实体数控仿真关键技术
2.1 仿真模型研究
2.1.1 Z-buffer
2.1.2 Ray-rep
2.1.3 Dexel
2.2 Cuboid-array 模型
2.2.1 模型描述
2.2.2 模型构造
2.2.3 构造算法及数据定义
2.2.4 基于Cuboid-array 的布尔运算
2.3 基于Cuboid-array 的数控仿真验证技术
2.3.1 基于刀具体系列的扫掠体构造
2.3.2 基于刀具体系列扫掠体构造的Cuboid-array 数控仿真验证算法
2.3.3 精确扫掠体构造
2.3.4 基于精确扫掠体构造的Cuboid-array 数控仿真验证算法
2.3.5 方法比较和分析
2.3.6 视图动态操作功能的改善
2.3.7 剖视图功能的实现
2.4 基于Cuboid-array 和设计模型的NC 仿真验证
2.4.1 方法概述
2.4.2 双体建模
2.4.3 双体显示
2.4.4 仿真结果剖视误差分析
2.5 应用实例
2.6 本章小结
第三章 精确实体数控仿真关键技术
3.1 实体数控车削仿真关键技术的研究
3.1.1 实体螺纹构造方法
3.1.2 镜像加工仿真
3.1.3 宏指令处理和分析
3.2 实体数控铣削仿真关键技术的研究
3.2.1 扫掠体构造技术的研究
3.2.2 实体扫掠体构造技术的研究
3.2.3 扫掠体自交处理
3.2.4 布尔求交和图形显示
3.3 基于设计模型的数控仿真验证技术的研究
3.3.1 方法原理
3.3.2 方法的优点
3.3.3 方法的实验过程
3.3.4 方法的问题和解决方案
3.3.5 通用NC预处理
3.3.6 三维CAD图形格式转换
3.4 铣削仿真验证实例
3.5 验证新方法在车削仿真模块中的集成和应用
3.5.1 集成系统模块
3.5.2 应用实例
3.6 本章小结
第四章 实体数控仿真技术的深入研究
4.1 基于数控仿真进给率优化技术的研究
4.1.1 力学模型的概述
4.1.2 基于Cuboid-array 模型和平均力模型的进给率优化
4.1.3 进给率优化结果
4.2 协同数控仿真关键技术的研究
4.2.1 协同技术概述
4.2.2 数据表达和数据传输
4.2.3 操作控制和冲突处理
4.2.4 协同架构
4.2.5 功能实现
4.2.6 协同仿真实例
4.3 协同技术与三维数据转换浏览平台的集成和应用
4.4 协同难点分析
4.5 数控仿真Web 服务
4.5.1 数控仿真Web 服务系统架构
4.5.2 数控仿真Web 服务系统实现
4.5.3 数控仿真Web 服务实例
4.5.4 数控仿真Web 服务深入探索
4.6 本章小结
第五章 基于实体的数控仿真的实现
5.1 软件开发平台
5.1.1 Acis
5.1.2 Hoops
5.1.3 InterOp Translator
5.2 软件架构
5.2.1 仿真模块
5.2.2 设计模型转换模块
5.2.3 NC 代码预处理模块
5.2.4 刀具定义模块
5.2.5 毛坯定义模块
5.2.6 代码优化模块
5.2.7 动态显示和干涉检查模块
5.2.8 文件输出模块
5.3 用户界面设计
5.3.1 仿真验证界面设计
5.3.2 刀具定义界面设计
5.3.3 毛坯定义界面设计
5.3.4 剖视界面设计
5.4 应用实例
5.4.1 数控仿真运行实例
5.4.2 预处理和数据转换
5.4.3 仿真效果的比较和其他实例
5.4.4 同类仿真软件及模块功能和性能对照
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读博士期间发表的文章
附录
发布时间: 2005-07-08
参考文献
- [1].曲面数控加工仿真多层次细节建模与应用[D]. 何伟.华中科技大学2006
- [2].数控加工仿真关键技术研究与软件开发[D]. 伍铁军.南京航空航天大学2001
- [3].面向数控加工仿真的增强现实关键技术研究[D]. 马志艳.华中科技大学2007