基于UG的不规则曲面运动轨迹生成研究

摘要

多轴数控机床的出现，改变了以往对不规则的复杂曲面零件采用手工打磨或者仿形加工的方式，大大提高了生产效率和加工精度，已被工业上广泛采用。由于复杂曲面零件造型复杂多变，如轮船侧表面、汽车覆盖板等，它们的曲面型面很难用数学方法进行准确的描述，在生产过程中，其切割和焊接等加工轨迹就难以确定。针对这种情况，工业上常采用示教编程的方式，对加工轨迹进行预先规划，最终来完成数控加工，但示教编程存在操作复杂、加工周期长等诸多不足。为了解决不规则曲面加工轨迹难以确定和示教编程效率较低等问题，本文以组装大型安全壳的椭球封头片的切割过程和汽车覆盖板的拼接过程为实例，研究针对不规则曲面零件加工轨迹信息提取的自动编程系统。该系统在windows环境中，基于Visual C++6.0平台，利用C语言编程，与UG二次开发工具UG/Open API接口进行系统的开发。
　　 在系统开发过程中，首先根据课题背景进行需求分析，完成总体结构设计，对系统功能进行模块化处理，然后针对各模块要实现的任务要求，对相关关键技术进行详细的分析，并完成具体的设计工作。
　　 本文根据UG软件环境的特点，提出了各种CAD模型文件导入该软件环境的方法，并说明曲面模型在UG环境中的各种参数化表示形式。在曲面经过参数化处理的基础上，利用UG/Open API函数编程，完成曲面模型定位，提取曲面实体边界或面上对应点信息，完成加工曲面所需数据信息的提取。在系统中，以某型封头片为实例，进行系统具体实现过程演示，并对相关数据进行分析，评估系统精确性和实效性。
　　 针对由多曲面组成的不规则曲面实体，提出了曲面拼接过程中的过渡曲面生成方法及其数学解释，并利用相关API函数编程实现具体功能，完成了不规则曲面实体的整体轮廓信息提取。
　　 编程过程中，利用UG提供的二次开发工具对编程系统进行界面和功能菜单设计，便于曲面选型和各种参数调整，体现人性化的设计要求。
　　 最后，将利用所开发系统提取的曲面模型信息应用到五轴数控切割机器人的实际加工中，根据现场加工结果得出该系统具有通用性、准确性、高效性等优点。