等离子切割机数控编程与仿真系统开发

摘要

随着钣材的形状越趋复杂，切割厚度越来越大，对切割技术提出了更高的要求。鉴于数控等离子切割技术的各种优势，国内外优先选用数控等离子切割机完成中厚钢板下料等工序，但数控等离子切割机的数控编程与仿真软件价格昂贵，要求使用人员具有较深的专业知识，不便于中小型企业的应用。为此本课题研究并开发价格便宜的等离子切割机数控编程与仿真系统，实现手工编写和自动生成需要的数控加工程序，并且通过加工仿真可观察和检验加工程序的正确性。
　　经过调查和分析数控等离子切割机的研究现状及其加工工艺后，本课题确定了等离子切割机数控编程与仿真系统应实现的功能，完成了以下主要工作:
　　数控加工程序的译码，是数控机床的基础功能。本文在分析数控加工程序编写要求的基础上，使用正则表达式检查加工程序中存在的错误数控代码，并采用编译的译码方式解析数控加工程序的信息，再将程序信息存储在固定的数据结构中以便调用;
　　数控等离子切割加工中常使用刀具半径补偿功能，本文论述和选择C功能刀具半径补偿方式来设计等离子切割机数控编程与仿真系统的刀具半径补偿功能。文中对刀具半径补偿出现的几个过程，轮廓曲线间的转接方式和转接情况进行分析，并建立了相关数学模型，实现了补偿轨迹坐标的计算;
　　现代数控系统普遍使用图形来显示和模拟加工过程，本课题在VC++6.0的MFC框架下构建图形显示的机制，并设计切割加工的仿真模块，实现了不仅可以直观展现数控加工程序的图形信息，还可以模拟数控等离子切割机的加工过程，到达了检验数控加工程序正确性的目的;
　　因为等离子切割加工中，有许多形状类似的零件使用率非常高，故此本文对这些零件进行分析和总结，并使用参数化设计理念建立常用零件图形库，实现了通过调用需要的图形，再设置相关参数后可生成满足要求的等离子切割的数控加工程序;
　　在分析DXF文件格式和图形信息存储原则的基础上，本文确定了读取DXF文件的方法，论述了对DXF文件图形进行优化处理的步骤，设计了基于DXF文件自动编程的功能，实现了添加等离子起弧和灭弧的引线后可生成等离子切割的数控加工程序。
　　通过调试，等离子切割机数控编程与仿真系统能够实现快速生成数控加工程序，仿真效果良好，在数控等离子切割作业中具有良好应用前景。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 数控等离子切割机的研究现状

1．3 数控编程与仿真技术的研究现状

1．4 课题研究的主要内容

第二章 数控编程与仿真系统功能分析与总体设计

2．1 数控等离子切割机结构和功能分析

2．2 等离子切割机数控编程与仿真系统的总体设计

2．3 本章小结

第三章 数控等离子切割机加工程序的译码研究

3．1 数控等离子切割机加工程序的分析

3．2 NC代码的译码实现

3．2．1 词法检查

3．2．2 语法检查

3．2．3 信息提取

3．3 本章小结

第四章 数控等离子切割刀具半径补偿研究

4．1 刀具半径补偿的研究

4．1．1 直线-直线刀补进行的计算

4．1．2 直线-圆弧刀补进行的计算

4．1．3 圆弧-圆弧刀补进行的计算

4．2 刀具补偿的建立与撤销

4．3 本章小结

第五章 数控编程与仿真系统图形显示及加工仿真设计

5．1 图形显示初始化设计

5．1．1 图形面域计算

5．1．2 坐标变换计算

5．2 图形显示及加工仿真的研究

5．2．1 图形显示设计

5．2．2 加工仿真设计

5．3 本章小结

第六章 零件图形库参数化与基于DXF文件自动编程设计

6．1 零件图形库参数化自动编程的研究

6．1．1 图形模板的设计

6．1．2 图形模板的解析

6．2 基于DXF文件自动编程的研究

6．2．1 DXF文件自动编程的总体设计

6．2．2 读取并解析DXF文件图形信息

6．2．3 DXF文件图形优化处理设计

6．2．4 生成NC代码设计

6．3 本章小结

第七章 数控编程与仿真系统的实现

7．1 系统人机界面划分

7．2 系统运行结果演示

7．3 本章小结

第八章 结论与展望

8．1 结论

8．2 创新点

8．3 展望

参考文献

致谢

附录1

附录2