数字化车间及四轴数字化加工中心模型的构建研究

摘要

数字化车间技术在现代制造工业中具有举足轻重的地位。数字化车间真实再现了现实车间中的环境建立、设备布局、生产加工、产品装配、物料运输、存储等功能过程，通过对产品、制造资源等模型的建立，可以实现对产品的数字化加工仿真与规划设计，从而更加科学合理的进行产品生产工艺安排、生产计划制定等，缩短了产品研发周期，提高了产品质量，降低了生产成本，具有重要现实意义。数字化车间技术的实现离不开虚拟制造技术的支持，同时虚拟制造技术构成了数字化车间技术的基础本文对数字化车间系统构建的相关技术知识进行了系统性的研究，同时对数字化四轴加工中心进行了建模和切削仿真加工的初步研究，并在Windows开发平台下，利用开发工具Visual C++6.0和OpenGL对数字化车间进行了仿真研究，构建了数字化车间的三维环境，并实现了在数字化车间环境中对零件加工过程的仿真。本文完成了以下工作：
　　 (1)详细分析了数字化车间系统的层次结构与目标系统框架，对数字化车间系统的构建过程与数字化车间对象类库的建立进行了深入研究，指出了目前数字化车间构建的关键技术。初步研究了数字化车间布局，建立了数字化车间布局的数学模型，并提出了利用虚拟现实技术实现数字化车间布局构建优化的过程。
　　 (2)通过对实际四轴加工中心的结构和特性研究，采用三维造型软件Pro/E建立了数字化四轴加工中心三维模型，完成了其总体结构以及各个功能模块的设计。采用离散方法与显示求解方法建立了切削仿真过程中的刀具模型，采用离散方法建立了毛坯体离散模型，采用三角片离散法实现加工过程中毛坯的实时动态建模，实现了数字化四轴加工中心的加工仿真过程。
　　 (3)在Windows开发平台下，利用开发工具Visual C++6.0和OpenGL，对数字化车间系统进行了仿真研究，实现了数字化机床在数字化车间环境中的调用，以及对零件加工过程的仿真。