基于三维实体的数控加工仿真系统的研究

发布时间：2017-06-01 20:17

  本文关键词：基于三维实体的数控加工仿真系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：利用计算机图形学技术仿真数控加工系统,无论是在生产还是教学培训上,都越来越受到人们的重视,本文以数控车床、铣床作为研究对象,探讨了加工过程仿真系统的理论方法及其关键技术,并以制造系统的仿真与建模理论为基础,结合计算机图形技术和仿真技术,开发了基于三维实体的数控加工仿真系统,主要进行的工作如下: 1. 根据数控加工仿真系统的功能需求,构建了基于三维实体的数控加工仿真系统的总体结构,并对系统中各模块的功能进行了总体设计; 2. 研究了符合ISO 标准的NC 程序的分析处理方法,并具体针对FANUC数控系统的编程规范,研究了NC 程序的编译解释原理,提出了加工过程仿真中NC 程序检验方法,实现了NC 指令的插补离散化算法,生成了NC 坐标信息文件,以此作为驱动NC 加工仿真系统的数据源; 3. 为了更好地实现对数控机床的表达、显示和运动处理,在对数控机床的结构和运动特点进行分析的基础上,利用层次化建模方法,建立了机床几何模型和运动模型,实现了对加工环境的仿真; 4. 讨论了NC 加工中各种数据库的重要作用及其功能,探讨了各种数据库的建立和管理方法; 5. 分析和研究了NC 加工过程仿真的流程结构,并且根据车、铣的不同加工特点提出了不同的三维仿真加工零件的实体表达模型及其数据结构,针对这两种结构的具体特点,研究了零件与加工环境和刀具的干涉碰撞检验方法; 6. 在以上工作的基础上,针对具体的NC 代码,实现了数控系统加工过程的三维仿真,在屏幕上动态地显示切削加工过程,较好地完成了NC程序的正确性检查。
【关键词】：数控加工 数控机床 三维仿真 NC 程序 数据库
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题背景和意义8-9
• 1.2 数控加工仿真研究与发展的现状9-12
• 1.3 课题内容12-14
• 1.3.1 课题的内容12
• 1.3.2 课题使用的工具12-14
• 第二章 数控程序处理模块14-28
• 2.1 引言14
• 2.2 数控加工程序简介14-15
• 2.3 数控加工程序特点15
• 2.4 数控加工程序的编译解释模块的功能和结构15-19
• 2.4.1 编译解释模块的原理和总体结构16
• 2.4.2 预处理模块16-17
• 2.4.3 词法、语法分析与检查17-18
• 2.4.4 分析控制模块18-19
• 2.5 本系统采用的刀具轨迹算法19-27
• 2.5.1 插补离散算法19-23
• 2.5.1.1 直线插补20-21
• 2.5.1.2 圆弧插补21-22
• 2.5.1.3 螺旋插补22-23
• 2.5.2 刀具半径补偿算法23-27
• 2.5.2.1 几个基本概念23-24
• 2.5.2.2 转接类型的判别24
• 2.5.2.3 转接矢量的计算24-26
• 2.5.2.4 刀具半径补偿的建立26
• 2.5.2.5 刀具半径补偿的撤销26-27
• 2.6 总结27-28
• 第三章 三维仿真环境的建立28-39
• 3.1 引言28
• 3.2 三维仿真环境的几何分解28-29
• 3.3 数控机床的几何模型29-33
• 3.3.1 几何建模的方法29-32
• 3.3.2 数控机床的几何结构32-33
• 3.4 数控机床的运动分析33-34
• 3.4.1 数控机床的运动轴分析33
• 3.4.2 数控机床的运动坐标系33-34
• 3.4.3 数控机床的运动特征34
• 3.5 数控机床的运动模型34-37
• 3.5.1 坐标系的建立34-35
• 3.5.2 运动模型的建立35-37
• 3.6 总结37-39
• 第四章 数据库的建立和管理39-49
• 4.1 引言39
• 4.2 数据管理技术39-41
• 4.2.1 数据库简介40-41
• 4.2.2 常用的开发技术41
• 4.2.3 本系统开发技术41
• 4.3 刀具库41-46
• 4.3.1 刀具的定义41-42
• 4.3.2 刀具实体模型42-43
• 4.3.3 刀具库的建立43-44
• 4.3.4 刀具库的管理44-45
• 4.3.5 刀具图形库的建立45-46
• 4.4 工件库46
• 4.5 夹具库46-47
• 4.6 装配库47
• 4.7 总结47-49
• 第五章 数控加工过程的动态仿真49-61
• 5.1 引言49
• 5.2 数控仿真的基本流程和功能49-50
• 5.3 零件实体模型的建立50-54
• 5.3.1 车削零件实体模型的建立51-52
• 5.3.2 车削零件模型数据的管理52-53
• 5.3.3 铣削零件实体模型的建立53-54
• 5.3.4 铣削零件模型数据的管理54
• 5.4 材料去除的算法54-55
• 5.4.1 车削材料去除算法55
• 5.4.2 铣削材料去除算法55
• 5.5 系统仿真显示的特点55-57
• 5.6 干涉和碰撞的检查57-59
• 5.7 工件受力数学模型的建立59-60
• 5.8 总结60-61
• 第六章 三维仿真系统的总结61-66
• 6.1 引言61
• 6.2 系统操作步骤61-63
• 6.2.1 基本准备工作61-62
• 6.2.2 加工过程62-63
• 6.2.3 加工结束63
• 6.3 其他操作功能63-64
• 6.4 安全功能64
• 6.5 总结64-66
• 结论与展望66-68
• 参考文献68-72
• 论文作者在攻读硕士期间参加的科研项目和完成的学术论文72-73
• 致谢73

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