数控加工过程三维仿真技术的研究

摘要

该文以数控车床作为研究对象,探讨了加工过程仿真系统的理论方法及其关键技术,并以制造系统的仿真与建模理论为基础,结合计算机图形技术和仿真技术,开发了数控机床加工过程三维仿真系统,进行了以下几个方面的工作：1.构建了加工过程三维仿真系统的总体结构,并对系统中各模块的功能进行了总体设计;2.建立了机床几何模型和运动模型,实现了对加工环境的仿真;3.研究了符合ISO标准的NC程序的分析处理方法,并具体针对TDNC150数控系统和TDNCX15A数控系统的编程规范,研究了NC程序的编译解释原理,提出了加工过程仿真中NC程序检验方法,实现了NC指令的插补离散化算法,生成了NC坐标信息文件,以此作为驱动NC加工仿真系统的数据源;4.讨论了NC加工中刀具库的重要作用及其功能,对刀具进行了数据定义,提出了刀具三维实体模型的表达方法,探讨了刀具库的建立和管理方法;5.分析和研究了NC加工过程仿真的流程结构,提出了三维仿真加工零件的实体表达模型及其数据结构;初步探讨了物理仿真的研究内容及结构;6.实现了数控车削系统加工过程的三维仿真.

目录

文摘

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第一章 概述

1.1问题的提出

1.1.1制造业的发展方向

1.1.2 CIMS的一般概念

1.1.3数控加工中的问题及解决办法

1.1.4课题的提出

1.2国内外研究现状综述

1.2.1仿真和建模的一般研究状况

1.2.2数控加工过程仿真的研究状况

1.3本文的工作

第二章 数控加工过程仿真系统(MPS)的总体结构

2.1总体结构设计的依据和基本原则

2.2 MPS系统需求规定和功能描述

2.3 MPS的系统设计

2.3.1系统的总体结构

2.3.2系统中各模块的总体设计

2.4 MPS中的关键技术

2.5本章小结

第三章 数控加工仿真环境的建立

3.1引言

3.2数控机床的结构分析

3.2.1数控机床几何结构的静态特征和动态特征

3.2.2层次化建模方法

3.3数控机床的几何模型

3.3.1几何建模方法的确定

3.3.2几何模型的结构

3.4数控机床的运动分析

3.4.1数控机床运动轴的运动

3.4.2数控机床的运动坐标系

3.4.3数控机床的运动特征

3.5数控机床运动模型

3.5.1建立相关的坐标系

3.5.2数控机床的运动模型

3.6本章小结

第四章 数控加工程序的编译解释

4.1引言

4.2数控加工程序及其特点

4.2.1数控加工程序段格式

4.2.2数控加工程序的特点

4.2.3本系统数控程序的分析转换规范

4.3数控加工程序的编译解释模块的功能和结构

4.3.1编译解释模块的原理和总体结构

4.3.2预处理

4.3.3词法、语法分析与检查

4.3.4分析计算

4.4本系统采用的NC刀具中心轨迹的算法

4.4.1插补离散化算法

4.4.2刀具半径补偿算法

4.5本章小结

第五章 刀具库建立及管理

5.1刀具的定义

5.2刀具实体模型的表示和生成

5.3刀具库的建立和管理

5.3.1.刀具库数据管理形式

5.3.2刀具库的系统结构

5.3.3刀具库的管理

5.4刀具库的图形库

5.5本章小结

第六章 数控加工过程的动态仿真验证

6.1.数控加工过程仿真流程

6.2三维实时仿真

6.2.1加工零件实体模型的建章

6.2.2零件模型的数据结构

6.2.3实体显示

6.2.4实时仿真——动画显示的实现

6.3加工过程干涉碰撞检测

6.4物理仿真及参数优化

6.4.1物理仿真研究的主要内容

6.4.2物理仿真及参数优化模块的构成

6.5系统仿真运行实例

6.6本章小结

结论与展望

附录

参考文献

致谢