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基于SolidWorks的三维激光切割机自动编程软件研究

作　者: 蔡烨程
导　师: 王扬
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 航空宇航制造工程
关键词: 三维激光切割 CAM 自动编程 SolidWorks二次开发离散逼近算法
分类号: TG485
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

数控技术与CAD/CAM技术的发展,促使三维激光切割加工朝着高精度、高柔性、高速度、低成本、智能化、高度集成化方向发展。自动编程软件作为三维激光切割加工CAM系统的重要组成部分,对切割加工的精度、效率、成本与智能化都有显著的影响。本文以Visual C++为开发工具对SolidWorks进行二次开发,编写了三维激光切割机自动编程软件。软件包括了从建立机床、工件定位、选取加工路径、切割路径离散、路径规划、干涉检查、加工仿真到最终生成NC代码的全部功能模块。本文针对各功能模块的关键技术进行了研究。采用直接分解法和函数逼近法对切割路径进行离散逼近。提出了基于弧长参数的三维激光切割路径离散算法,利用二分法动态调整离散弧长参数,实现了路径离散的精度控制;研究了非坡口型与坡口型路径激光束方向向量提取算法。针对复杂工件,提出了多安全平面控制过渡路径的策略。对影响切割路径规划的因素进行了分析,给出了一种简单有效的切割路径规划算法。分析了临时体建模对象方法与装配体对象方法进行干涉检查的流程,设计开发了基于数据库切割点数据的干涉检查算法。研究了规避干涉的参数调整方法。设计开发了基于数据库切割点数据的变换矩阵法的加工仿真功能模块。针对切割点位置分布不均匀的情况,对切割点间激光头姿态进行插值,优化加工仿真动画,使仿真过程连续、匀速。根据自动编程软件的功能需求,设计了一种基于三维激光切割数据库的模块化自动编程软件结构。设计了各模块的结构流程。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-15
  1.1 课题研究的背景  9-10
  1.2 三维激光切割机自动编程概述  10-12
  1.3 课题的国内外研究现状  12-14
  1.4 课题的主要研究内容  14-15
第2章三维激光切割路径离散算法与路径规划  15-35
  2.1 引言  15
  2.2 三维激光切割路径曲线模型  15-20
    2.2.1 SolidWorks 中几何元素拓扑结构  15-18
    2.2.2 切割路径的参数化模型  18-20
  2.3 三维激光切割路径离散算法  20-29
    2.3.1 基于弧长参数的三维激光切割路径离散算法  20-23
    2.3.2 激光束方向向量获取算法  23-26
    2.3.3 切割路径离散算法的实现与验证  26-27
    2.3.4 激光切割头姿态求解  27-29
  2.4 三维激光切割路径规划  29-34
  2.5 本章小结  34-35
第3章三维激光切割路径干涉检查与加工仿真  35-45
  3.1 三维激光切割路径干涉检查算法  35-38
    3.1.1 临时体建模对象和装配体对象的干涉检查方法  35-36
    3.1.2 三维激光切割路径干涉检查算法  36-38
  3.2 基于切割点参数调整的规避干涉方法  38-39
  3.3 三维激光切割路径加工仿真  39-43
    3.3.1 加工仿真方法概述  39-41
    3.3.2 加工仿真功能的实现  41-43
  3.4 本章小结  43-45
第4章三维激光切割机自动编程软件结构设计及实现  45-53
  4.1 三维激光切割机自动编程软件总体结构设计  45-49
    4.1.1 自动编程软件的功能需求分析  45
    4.1.2 自动编程软件的总体结构设计  45-49
  4.2 三维激光切割加工CAM 数据库设计  49-50
    4.2.1 静态资料数据库  49-50
    4.2.2 动态数据库  50
  4.3 自动编程软件各模块结构及流程  50-52
    4.3.1 自动编程软件的总体流程  50-51
    4.3.2 切割点编辑模块流程  51-52
  4.4 本章小结  52-53
结论  53-54
参考文献  54-59
致谢  59-60
附录一部分SolidWorks API 接口函数列表  60-62
附录二切割路径离散算法核心程序段源代码  62-75
附录三加工仿真算法核心程序段源代码  75-83

基于SolidWorks的三维激光切割机自动编程软件研究

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