数控加工通用几何仿真关键技术的研究

发布时间：2023-05-14 05:37

　　随着数控加工技术的进步,机械加工的效率和精度得到了进一步的提升,但机床的结构与空间运动也变得更加复杂,数控编程变得更加困难,很容易出现编程错误,而数控加工仿真是验证程序正确性最为有效的手段。本文针对目前国内数控仿真软件实时性差,精度低等问题,对数控加工仿真的若干关键技术问题进行了深入的研究,有效提高了数控仿真的精度与效率。虚拟数控机床是数控加工仿真的基础,数控仿真中模拟真实机床运动过程的运动仿真就是通过虚拟数控机床来实现的。针对虚拟数控机床建模复杂的问题,提出了一种基于组件树结构的虚拟数控机床建模方法,简化了虚拟数控机床的建模过程;针对每种结构机床都要单独进行运动学推导的问题,推导了数控机床的通用运动学模型,实现了对同类型不同结构机床的运动学模型做统一表达。刀具扫描体的几何造型是数控加工仿真的关键,对数控仿真中的材料去除过程起着重要的作用。针对在刀具扫描体几何造型时存在的时间复杂度高的问题,本文以包络理论为基础、GPU为主要硬件平台结合APT刀具模型,提出了一种并行运算加速的通用刀具扫描体几何造型算法,实现了对各类刀具扫描体的快速准确几何造型。同时,针对刀具扫描体几何造型过程中的自相交...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
字母注释表
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 数控加工仿真技术的研究现状
        1.2.2 刀具扫描体几何造型技术研究现状
        1.2.3 布尔运算技术研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第二章 虚拟数控机床模型的建模方法及其运动仿真研究
    2.1 引言
    2.2 虚拟机床部件的创建、读取及显示
    2.3 虚拟数控机床模型的组件树结构
    2.4 数控加工代码解析
    2.5 虚拟数控机床运动学模型
    2.6 虚拟数控机床的运动显示
    2.7 本章小结
第三章 刀具扫描体的几何造型方法
    3.1 引言
    3.2 刀具建模
    3.3 数控机床加工中的包络理论
    3.4 刀具扫描体建模
    3.5 刀具扫描体自相交处理
    3.6 GPU并行运算加速
    3.7 生成刀具扫描体实体
    3.8 算法验证
    3.9 本章小结
第四章 基于STL模型的布尔运算
    4.1 引言
    4.2 STL模型的拓扑重建
        4.2.1 数据结构
        4.2.2 拓扑重建算法
        4.2.3 算法分析及实验结果
    4.3 相交性测试
        4.3.1 层次包围盒树的建立
        4.3.2 层次包围盒树的遍历
        4.3.3 面与面的相交
    4.4 区域划分
        4.4.1 交线提取
        4.4.2 三角面片多边形区域划分
        4.4.3 交线环相对位置关系的确定
    4.5 区域划分
        4.5.1 局部扩散法
    4.6 重构实体
        4.6.1 多边形的三角剖分
        4.6.2 布尔运算表达式
    4.7 本章小结
第五章 应用实例与结果分析
    5.1 引言
    5.2 开发环境
    5.3 总体架构
    5.4 系统功能
    5.5 应用实例
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢



本文编号：3817291