数控加工仿真中的碰撞干涉检查与精度验证

摘要

计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)是现代制造技术的重要组成.随着世界科学技术的不断进步,CAD/CAM及其相关技术的应用和推广将会从根本上改变传统的产品设计、制造模式,极大地提高生产效率,创造更多的技术经济效益.数控加工仿真是计算机辅助设计与制造的关键技术.本文在南京航空航天大学CAD/CAM工程研究中心研究开发的WebMill数控加工仿真系统的基础上,对数控加工仿真中的碰撞干涉检查和精度验证技术进行了进一步的研究和软件开发,主要研究工作和成果如下:1.在参与WebMill数控加工仿真系统的开发过程中,结合该系统的功能需求,开发了WebMill数控加工仿真系统的铣削刀具库模块,实现了刀具管理功能.2.在对三维空间物体碰撞干涉检测学习研究的基础上,通过刀具扫掠体的包络面与表示夹具的离散线段是否相交,来快速判定数控加工仿真过程中刀具与夹具的碰撞干涉并实时显示.3.在对国内外已有精度验证方法研究分析的基础上,结合WebMill数控加工仿真系统的特点,采用基于三角化离散仿真的法向误差验证法实现了几何仿真的精度验证.结合加工实例,采用误差云图和误差文件来输出误差验证结果,并与实际检测的结果比较以验证算法的可靠性.4.在分析数控加工中切削力、切削热、刀具磨损、对刀精度和机床精度等因素对加工误差影响机制的基础上,对数控加工的综合误差模型进行了初步研究和探讨,为南航CAD/CAM工程研究中心开展数控加工物理仿真技术及相关软件的研究开发做了一些理论上的准备.

目录

文摘

英文文摘

承诺书

第一章绪论

1.1 CAD/CAM技术的发展概况

1.2数控加工仿真技术的发展及应用

1.3数控加工仿真中碰撞干涉检查与精度验证技术的研究现状

1.4论文的选题背景及研究内容

第二章WebMill数控加工仿真系统介绍

2.1引言

2.2 WebMill数控加工仿真系统的体系结构及功能

2.2.1 WebMill数控加工仿真系统的体系结构

2.2.2 WebMill数控加工仿真系统的功能

2.3 WebMill数控加工仿真系统动态仿真的关键技术

2.3.1数控加工仿真方法回顾

2.3.2三角化离散法仿真原理及算法

2.3.3刀具扫掠体包络面的计算

2.3.4提高数控加工动态仿真图形显示的关键技术

2.5 WebMill数控加工仿真系统刀具库开发

2.5.1 WebMill数控加工仿真系统刀具库的结构

2.5.2刀具库的刀具管理功能

2.6本章小结

第三章数控加工仿真中碰撞干涉检查的研究与实现

3.1引言

3.2碰撞干涉

3.3三维空间碰撞干涉检测算法

3.4数控加工仿真中的实时碰撞干涉检测

3.4.1夹具的表示

3.4.2刀具的表示

3.4.3碰撞干涉的实时检测算法

3.4.4测试算例

3.5本章小结

第四章数控加工仿真精度验证关键技术研究

4.1引言

4.2数控加工仿真精度验证技术回顾

4.3数控加工仿真精度验证的算法及实现

4.3.1毛坯离散精度的确定

4.3.2仿真切削结果曲面的信息计算

4.3.3零件设计曲面的信息计算

4.3.4法向切削误差计算

4.3.4精度验证结果的输出

4.4加工实例及分析

4.4.1零件设计模型及加工工艺参数

4.4.2仿真加工后误差云图结果分析

4.4.3零件的三座标测量

4.4.4实际加工结果分析

4.5本章小结

第五章数控加工仿真中的加工误差模型初探

5.1引言

5.2影响数控加工误差的因素

5.2.1切削力的影响

5.2.2切削热的影响

5.2.3刀具磨损的影响

5.2.4对刀误差的影响

5.2.5机床精度的影响

5.3数控加工仿真中的加工误差模型

5.4本章小结

第六章总结与展望

6.1全文总结

6.2今后工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文