面向铣削特征的车间自动编程系统研究与开发

摘要

随着现代数控机床在制造业的普及应用，加工车间的编程效率问题越来越受到人们的重视。传统的数控编程方式由于效率低下，已经严重影响了国产数控系统的市场竞争力。为了提高数控系统的编程效率和工艺集成能力，本文结合华中八型开放式数控系统平台，将特征识别技术应用于车间对话式编程方法研究中，构建并实现了一种面向铣削特征的车间自动编程系统，主要研究内容如下：
　　针对目前对话式编程不能直接获取零件产品设计信息的主要问题，本文以STEP中性文件为输入，结合特征识别技术，设计了面向铣削特征的车间自动编程系统总体框架结构。利用上下位机形式的高档数控系统HNC-848的上位机智能应用平台，提出了在Windows环境下对该编程系统进行数控集成的解决方案。
　　为实现CAD系统与本编程系统间的数据共享和传递，本文利用ROSE库研究了提取STEP模型信息的方法。进而利用OpenGL图形接口完成零件模型三维重建，来实现零件特征的交互式定义功能，同时为编程过程提供可视化环境。根据华中八型数控系统支持的固定循环工艺类型，建立两轴半铣削特征信息库。在满足特征识别需求情况下，本文采用基于规则法研究了特征自动识别与匹配算法，实现自动提取零件各个特征的关键几何参数。
　　为进一步提车间编程效率，以面向特征的对话方式设计了工艺规划流程，建立信息较全面的加工计划数据模型，同时利用配置文件来设计工艺知识库，实现工步参数编辑的自动化。通过对固定循环指令和参数化刀具轨迹进行分析，提出了基于参数化模板的NC程序生成技术实现方案。为满足更多零件特征的加工需求，从系统软件架构角度提出一种基于特征的加工模板扩展实现方案。
　　结合以上研究内容，利用VS2013、Qt5.7和Rose库等开发工具，开发了面向铣削加工特征的车间自动编程原型系统。以一个典型零件模型为例，完成系统从STEP文件输入到NC程序输出和仿真加工的全部过程，验证了该系统设计方案的可行性和数控车间编程的高效性。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题来源、研发背景与意义

1.2 国内外相关技术研究现状与分析

1.3 本文的主要研究内容

2 面向铣削特征的车间自动编程系统总体方案设计

2.1 系统总体方案流程及主要模块介绍

2.2 系统的数控平台集成方案

2.3 本章小结

3 零件模型重建及特征识别技术研究

3.1 STEP模型分析及数据处理方法

3.2 零件模型三维重建模块设计

3.3 特征自动识别与匹配方法研究

3.4 本章小结

4 工艺规划与生成NC程序关键技术研究

4.1 面向特征的工艺规划流程设计

4.2 建立加工计划数据模型

4.3 工艺知识库设计

4.4 基于参数化模板的NC程序生成技术

4.5 基于特征的加工模板扩展方案

4.6 本章小结

5 系统开发与实例分析

5.1 开发环境及工具

5.2 系统主要开发功能介绍

5.3 系统应用实例分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献