基于UG的三阶切触刀位规划软件研究与开发

摘要

五轴数控加工技术是复杂难加工零件高效精密制造必不可少的方法。其中刀位规划法是五轴数控加工中的一项关键技术。本文跟踪国内外对密切曲率刀位优化法最新的研究成果和热点，着重研究了平底刀宽行五轴数控加工自由曲面的三阶切触法。UG是目前流行的CAM软件，利用其强大的造型功能，提出一种基于刀具包络面构造的切宽计算方法，开发出了可对整张自由曲面进行刀位规划的软件。本文主要工作内容如下：
　　1．研究平底刀三阶切触刀位优化理论，并利用VC++将优化算法编程实现。
　　2．研究UG造型模块，通过UG API几何造型的方法构造平底刀在加工走刀过程中生成的包络面。通过求交包络面与偏置曲面获得交线，从而精确计算切削带宽。
　　3．提出了根据前一条加工路径参数线确定下一条参数线的算法，减少了相邻刀轨加工区域的重叠。进而开发出对整张自由曲面刀位规划的软件。
　　4．利用UG/UI Style界面开发工具，开发与UG风格一致的应用菜单和人机对话界面。
　　5．在实例分析中，用软件对一些典型的自由曲面进行刀位规划，验证了三阶切触刀位优化法能显著的提高加工效率。

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1 绪论

1.1 数控编程技术概述

1.1.1 数控编程技术的现状与趋势

1.1.2 数控编程的关键技术

1.1.3 数控编程技术的发展

1.2 五轴数控加工刀位规划法研究现状

1.2.1 球头刀五轴数控加工的局限

1.2.2 非球头刀五轴加工刀位规划理论研究现状

1.2.3 密切曲率法刀位规划研究现状

1.3 课题研究目的与意义

1.4 课题主要研究内容

2 平底刀三阶切触法理论与算法

2.1 平底刀刀具包络曲面的三阶局部重建原理

2.2 平底刀三阶切触法刀位优化模型

2.3 平底刀三阶切触法的算法实现

2.3.1 在UG环境中计算曲面单位法向量导数

2.3.2 平底刀三阶切触法刀位规划算法用半离散搜索算法，步骤如下

3 三阶切触法刀位规划软件设计

3.1 软件模块架构

3.1.1 软件平台选择

3.1.2 工程文件组织框架

3.1.3 软件主要应用函数开发

3.2 软件交互界面开发

3.2.1 软件界面定制

3.2.2 软件界面调用

3.2.3 软件菜单激发方式

3.3 软件模块开发

3.3.1 刀具路径规划方法

3.3.2 软件算法流程

3.3.3 造型法求切宽原理

3.3.4 曲面凹凸性判断

3.3.5 刀具底圆弧姿态计算

3.3.6 刀具包络面造型

3.3.7 计算最小加工切宽

3.3.8 加工路径参数优化

4 三阶切触法刀位规划软件应用实例

4.1 单条路径三阶切触法加工实例分析

4.2 自由曲面三阶切触法刀位规划实例分析

4.2.1 拉伸曲面

4.2.2 螺旋面

4.2.3 伪球面

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

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