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基于OpenGL与VC++的虚拟数控车床加工仿真研究

作　者: 侯磊
导　师: 王培俊
学　校: 西南交通大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 虚拟车床 数控 加工仿真 VC++ OpenGL
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


随着科技的发展,越来越多的新技术应用于制造领域。为了降低生产成本、提高生产效率,引入信息技术对传统制造业进行改造成为当代制造业发展的必然趋势。随着计算机网络和虚拟现实等先进技术的出现,虚拟制造(Virtual Manufacturing)作为一种全新的制造策略被广泛地研究和应用,这是生产技术发展和现代科学技术发展的必然产物。数控技术在当今制造业中处于重要的地位,在数控技术中引入信息技术是虚拟制造技术的发展趋势,虚拟数控技术成为了虚拟制造的支撑技术之一本文运用OpenGL技术,以Visual C++6.0为开发工具,采用实体几何建模思想,建立机床以及加工模块的三维模型,构建数控仿真系统的虚拟加工环境；运用MFC框架与OpenGL编程,进行机床运动仿真及加工切削仿真。本文以上海机床厂CK0632型车床为原型,建立的虚拟数控车床系统包括：机床场景模块、NC代码解析模块、虚拟切削模块、刀具及毛坯选择模块和操作面板等模块。实验表明,仿真效果达到了预期要求,具有较好的现实意义。论文主要工作如下：(1)虚拟车床模型的构建在综合分析虚拟数控系统所依赖的软硬件基础上,结合多种虚拟车床模型的构建方法,为满足虚拟系统的可扩展性的需求,确定了虚拟数控车床模型动静态划分的构建方法。对于车床静态模型部分选择外部建模的方法,这样不仅减少了OpenGL建模的难度,而且便于虚拟系统进行多种机床扩展；动态模型由OpenGL直接编程建模,为实现虚拟切削算法奠定基础。(2)虚拟切削方法的研究从数控车床的加工特点出发,结合对虚拟数控车床加工过程的研究,确定切削算法,满足虚拟切削的实时性。本文选择了基于实体模型造型的方法,对工件模型进行单元体划分,实现虚拟加工的动态仿真。(3)人机交互界面的开发系统的界面给用户一个直观的感觉,因此界面的开发具有较为重要的作用。本文通过VC++6.0中的MFC框架,设计开发了友好的人机交互界面。用户可以通过虚拟的操作面板直接对虚拟数控车床进行操作,通过菜单选项和虚拟的面板按钮,用户就可以完成所有需要的加工操作。最后,实现了基于OpenGL与VC++的虚拟数控车床加工仿真。仿真实验表明该系统具有较理想的加工真实感。本课题的研究有助于虚拟数控技术多算法的扩展,有助于虚拟数控加工仿真系统在企业产品生产制造领域的应用。

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 计算机仿真
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