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多轴数控加工仿真系统关键技术的研究与实现

作　者: 张世民
导　师: 郭锐锋
学　校: 中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所）
专　业: 计算机系统结构
关键词: 人机交互界面系统数控仿真技术实体模型刀具扫掠体动态显示
分类号: TP391.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 141次
引　用: 2次
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内容摘要

在经济全球化的新形势下,现代机械制造业正向自动化、集成化、智能化的先进制造模式发展,数控加工仿真技术在先进制造业中的地位越来越重要。另外数控系统的发展对人机交互界面系统提出了越来越高的要求,数控加工过程中的刀具轨迹显示系统已经成为数控系统的重要组成部分,本文以此为背景,对多轴数控铣削加工仿真过程中的若干关键技术进行了研究与实现,实现的具体功能主要包括以下几个方面:首先,本文采用三维Dexel实体模型对毛坯进行建模,实现了边界模型向三维Dexel实体模型的转换算法,对环境中的每个实体的表面进行离散从而实现模型的绘制,上面所述模型是实现刀具扫掠体切削毛坯过程的准备工作;其次,根据刀具的运动轨迹生成刀具扫掠体的边界模型。扫掠体的计算是本系统的重点和难点,由于精确的求解方法复杂度无法满足实时性的要求,本文采用的是分解的方法近似求解计算;最后,实现PC机和数控装置的通信,根据每次切削后更新的数据,利用HOOPS组件技术对图形进行渲染,实现数控加工过程的动态显示过程。本系统还使用了局部刷新算法,并结合HOOPS的关键帧技术,提高了图形数据处理和刷新速度,保证了每帧数据图形绘制的连续性和完整性。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
引言  7-9
第一章绪论  9-17
  1.1 论文背景与意义  9-11
  1.2 相关技术的研究  11-16
    1.2.1 虚拟制造技术  11-12
    1.2.2 数控仿真技术  12-16
  1.3 本文的研究工作安排  16-17
第二章仿真系统的结构设计  17-29
  2.1 系统设计原则及铣床参考类型  17-18
    2.1.1 系统总体设计原则  17
    2.1.2 机床参考类型  17-18
  2.2 仿真系统各模块介绍  18-23
    2.2.1 预处理模块  19
    2.2.2 模型更新模块  19-20
    2.2.3 干涉检测模块  20-21
    2.2.4 图形显示模块  21
    2.2.5 验证模块  21-22
    2.2.6 仿真过程的具体流程  22-23
  2.3 系统开发环境  23-28
    2.3.1 ACIS的拓扑结构  24-26
    2.3.2 ACIS提供的接口  26-27
    2.3.3 HOOPS的优势  27-28
  2.4 本章小结  28-29
第三章仿真系统建模方法的研究  29-41
  3.1 常用建模方法的研究  29-33
    3.1.1 曲面建模  29-30
    3.1.2 实体建模  30-31
    3.1.3 离散建模  31-33
  3.2 实体建模方法的实现  33-35
  3.3 布尔运算过程  35-40
    3.3.1 扫描区域内离散点的确定  35-36
    3.3.2 矢量与刀具扫掠体求交  36-38
    3.3.3 布尔运算结果  38-40
  3.4 本章小结  40-41
第四章刀具扫掠体的研究与计算  41-56
  4.1 引言  41-42
  4.2 建立局部运动坐标系  42-44
  4.3 通用刀具模型的设计  44-46
  4.4 扫掠体临界线的计算  46-49
  4.5 刀具扫掠体分解求法  49-53
  4.6 刀具扫掠体的应用  53-55
  4.7 本章小结  55-56
第五章动态显示技术和加工实例  56-64
  5.1 引言  56-58
    5.1.1 铣床加工的特点  56
    5.1.2 NML通道基本原理  56-58
  5.2 动态显示技术的研究  58-62
    5.2.1 HOOPS关键帧技术  58-60
    5.2.2 双缓存技术  60-61
    5.2.3 局部刷新技术  61-62
  5.3 加工实例  62-63
  5.4 本章小结  63-64
结束语  64-65
参考文献  65-69
发表文章  69-70
致谢  70

多轴数控加工仿真系统关键技术的研究与实现

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