基于STEP-NC的信息提取及刀具轨迹规划技术研究

摘要

为了实现产品设计与制造间的信息集成，欧美等国家提出了一种新的数控编程接口STEP-NC，用以取代目前使用的编程接口ISO6983。STEP-NC 为产品设计和制造提供了完整的、统一的数据模型，将STEP标准(ISO10303)扩展到了数控加工领域。它的作用是为CAD/CAM与CNC间的数据交换提供了一种不依赖于具体系统的中性机制，极大地提高了数控程序的移植性。 本文的研究目标是从AP238数控程序中提取出产品的设计信息和工艺信息，并综合运用这些信息来生成刀具轨迹。为了实现此目标，本文重点研究了四个方面的内容：从AP238数控程序中提取信息的方法、管理和处理产品数据的方法、工步执行顺序规划方法和基于特征的刀具轨迹规划方法。 信息提取是实现本文研究目标的基础。AP238数控程序含有完整的产品信息，组成结构也非常复杂，为了提高信息提取的效率，本文采用了STEPTools 公司提供的ROSE C++类库和STIX库。此外，由于AP238中加工特征的表达形式并不符合机床操作人员的习惯，所以本文对提取出来的加工特征信息进行了处理。然后，将它们和其他数据存入Oracle数据库中。 由于AP238数控程序没有规定工步的执行顺序，所以完成数据提取后，接下来就需要规划工步的执行顺序。本文以最小加工时间为优化目标，提出了一种工步执行顺序规划算法。 刀具轨迹规划是本文的核心工作，重点研究了型腔和平面两种加工特征刀具轨迹的规划算法。所提出的算法是基于加工特征，具有模块化、复用程度高等优点。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题的研究背景及意义

1.1.1课题来源

1.1.2研究背景

1.2国内外研究和应用情况

1.2.1 STEP-NC在国外的发展概况

1.2.2 STEP-NC在国内的发展概况

1.3课题的研究内容及意义

1.3.1课题的研究内容

1.3.2课题的研究意义

第2章STEP与SETP-NC概述

2.1 IS014649与AP238

2.2 AP238信息模型概述

2.3加工特征

2.4 STEP-NC数控程序的文件格式

2.5本章小结

第3章系统总体设计

3.1问题的提出

3.2系统总体方案

3.2.1系统数据流图

3.2.2系统原理

3.3本章小结

第4章ST-Path系统数据库的设计

4.1数据库平台的选择

4.2 0040编程接口

4.2.1 0040编程接口简介

4.2.2 0040使用方法

4.3 ST-Path的数据库系统设计

4.3.1数据库系统的模式结构

4.3.2数据库的具体设计

4.3.3数据库的逻辑结构

4.4本章小结

第5章信息提取

5.1信息提取工具简介

5.2头段信息提取

5.3数据段信息的提取与处理

5.3.1提取方法概述

5.3.2工步及工艺信息的提取

5.3.3加工特征信息的提取及处理方法

5.4本章小结

第6章工步排序

6.1工艺设计概述

6.1.1工艺设计的层次

6.1.2数控加工工艺设计的特点

6.2工步简介

6.2.1 STEP-NC的工艺信息简介

6.2.2工步

6.3工艺设计的优化目标

6.3.1工艺设计的优化目标

6.3.2影响加工时间的因素

6.4工步排序

6.4.1影响工步排序的因素

6.4.2工步排序算法

6.5本章小结

第7章基于加工特征的刀具轨迹规划

7.1刀具轨迹规划概述

7.2与刀具轨迹相关的概念

7.2.1与刀具轨迹相关的概念

7.2.2刀具轨迹的形式

7.3基于特征的刀具路径规划算法

7.3.1型腔加工特征的刀轨生成算法

7.3.2平面加工特征的刀轨生成算法

7.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

附录