庄海军[1]2002年在《基于实体模型的数控编程技术的研究与实现》文中进行了进一步梳理CAD/CAM是先进制造技术的重要组成部分，数控加工是CAD/CAM技术中最能明显发挥经济效益的环节之一。论文以工程应用为背景，以提高制造质量和效率为目标，深入研究了CAD/CAM系统中基于实体模型的数控加工编程的关键技术，同时将Web技术和数控加工自动编程系统相结合，研究了基于Web的数控加工编程系统的一些关键技术。主要研究成果如下： (1)研究了ACIS几何平台的结构体系和开发机制，解决了ACIS几何平台对开发数控加工编程支持的关键技术问题，为基于实体模型的数控加工编程系统的开发奠定了坚实的基础。 (2)研究了基于实体模型的粗加工的两种方式：外形粗加工和等高面粗加工。在此基础上，提出了一种适合实体模型的新的叁轴数控粗加工刀位轨迹生成算法。该算法避免了轮廓环等距、自交处理和布尔运算等复杂的计算过程。并解决了一般算法难以解决的开型腔工件的粗加工刀位轨迹生成问题。 (3)研究了基于实体模型两种数控精加工方法：截面法和投影法，从工程实际应用出发，用投影法实现了基于实体表面离散的数控精加工算法，设计了叁角片的拓扑结构，解决了叁角平面片搜索优化问题，实现了刀具轨迹的生成与干涉处理算法。本文实现的此项功能与MasterCAM等同类软件相比具有运行速度快的优点。 (4)研究并完成了基于海量测量数据的数控加工算法，设计了刀轨干涉检查与处理算法，首次在CAD/CAM系统中实现了基于海量散乱数据的数控加工功能。 (5)研究了基于Web的CAM系统的关键技术，主要包括与Web应用紧密相关的网络技术、系统实现的Java开发技术，设计并初步实现了一个基于Web的CAM原型系统。
王国勋[2]2013年在《基于STEP-NC的开放式数控系统若干关键技术研究》文中研究说明随着数控技术的快速发展,开放化、智能化、标准化、网络化、高速高精度已成为数控系统发展的主要趋势。然而,目前的数控系统仍然使用IS06983(G、M代码)作为NC编程的数据接口,这种编程接口不包含除刀具运动信息以外的任何其他信息,已成为阻碍制造系统信息集成的瓶颈,严重制约着数控系统乃至制造业的发展。为此,新的数控编程接口标准STEP-NC被提出,它是STEP标准向数控加工领域内的扩展,其核心思想是实现了产品信息描述的标准化与完整性。STEP-NC的出现,不但为实现智能化、柔性化和开放式的CNC系统奠定了基础,而且也为CNC系统与其它系统间的信息交流和共享提供了条件。随着STEP-NC的不断发展与完善,如何将STEP-NC标准应用在数控系统的开发中,以及如何实现STEP-NC相关技术,克服IS06983的缺点,满足先进数控系统的发展需求,仍然是目前数控加工领域内待解决的问题。本文基于STEP-NC数据模型,从开放式智能化数控系统体系结构入手,对STEP-NC数控系统相关关键技术展开了深入研究,并通过仿真、实验和综合分析对所研究的方法、技术进行了验证,为STEP-NC数控系统的构建提供了理论基础,为STEP-NC相关技术的实现提供了技术基础。全文的主要研究内容如下：(1)论述课题研究的背景及STEP-NC数控系统关键技术国内外发展现状,通过分析当前数控系统存在的问题,以及STEP-NC对数控技术乃至制造业的影响,指出研究新型的基于STEP-NC的开放式数控系统及其关键技术的必要性和前沿性。(2)针对STEP-NC数控系统的开放性问题,分别从硬件系统、软件系统、数据模型等叁个方面进行解决。采用“PC+运动控制器”的嵌入式双CPU硬件体系结构来解决硬件系统的开放性问题；采用基于调度软件的分层体系结构,来解决软件系统的开放性问题,并简化数控系统的开发工作。采用STEP-NC数据模型来构建数控系统,从数据模型层面解决数控系统的开放性问题。(3)针对NURBS曲线直接插补中存在的进给速度波动问题,采用自适应修正插补算法对插补点的计算精度进行控制,并对插补过程进行了仿真,结果表明该算法在保证插补周期的前提下减小插补进给速度波动率,提高插补精度；针对NURBS直接插补进给速度规划过程中所存在的计算复杂、计算量大的问题,采用基于进给速度预处理曲线的进给速度规划方法,减小实时插补周期计算任务量,从而提高插补实时性,获得更加光滑的进给速度曲线。(4)针对复杂参数曲面五轴加工刀具路径规划过程中所存在的计算量大、加工效率低以及加工精度不一致等方面的问题,采用基于等照度线的刀具路径规划方法,一定程度上减小了计算量,提高了规划效率和精度。采用基于坐标变换的五轴加工刀具干涉检测方法,解决传统的距离检测法所存在的计算量大,效率低的问题,大大减少了检测过程中的计算量,提高了加工效率。(5)针对NURBS曲线曲面求值求导计算复杂,计算量大的问题,采用基于B样条基函数系数矩阵的NURBS快速递推算法,从而减小了NURBS的曲线插补算法和刀具路径规划算法中所涉及的NURBS大量求值求导计算量,提高了插补器的性能。(6)建立STEP-NC数控加工程序的可加工性评价体系,判断目标机床是否具备加工的条件。在此基础上,采用参数自适应协同粒子群优化算法对加工参数进行多目标优化,有利于发挥机床的最大性能,同时提高加工效率、降低加工成本。
郑蓉建[3]2006年在《基于复杂曲线插补的数控关键技术的研究与实现》文中研究表明数控技术是近代发展起来的一种自动控制技术,是用数字化的信息实现机床控制的一种方法,也是现代制造技术中最关键的环节。数控插补技术是数控系统的核心技术,其功能强弱直接影响着数控加工质量。图形仿真及软PLC技术也是数控加工系统不可或缺的关键技术,对数控加工有着不可忽视的影响。本文结合ANC-45M加工中心数控系统的研制对基于复杂曲线插补的数控关键技术进行了研究。本文首先在分析传统基准脉冲插补、数据采样插补算法的基础上,着重研究了NURBS曲线实时插补技术及其插补改进算法。现有的NURBS曲线直接插补算法有着弓高难以控制,加工安全等问题。提出的改进算法采用动态确定进给步长的方法来求取参数空间上的参数增量,进给步长受到数控系统最大进给步长、最大弓高误差以及最大法向加速度等因素的约束,从而能做到在不降低加工速度的情况下进行高精度的安全加工。其次,数控图形仿真几何建模技术研究。介绍了线框模型、实体模型、曲面离散矢量等几何仿真模型,分析比较了它们的优缺点。接着引出了针对用线框图进行动态图形仿真的缺点,采用层次感技术来改善基于线框图的数控图形仿真的真实感问题。然后,在对数控系统中传统硬PLC及软PLC技术分析和研究的基础上,给出了ANC-45M加工中心数控系统软PLC控制方案和组成结构。最后结合ANC-45M加工中心数控系统的开发实例,具体设计与实现了数控系统NURBS插补器、图形仿真器和PLC编辑器。
江书勇[4]2003年在《基于ObjectARX的图形自动编程系统的研究与开发》文中研究指明随着CAD／CAM技术的推广和应用，许多图纸已经被计算机中的图形文件所代替。图形自动编程就是根据计算机显示出的零件图形，在软件的支持下自动完成零件数控加工程序的编制。其特点是用户可省去编写、调试数控加工程序的繁琐工作。图形编程软件从图形数据库中调取零件图后即可作为编制加工程序的依据，从零件设计到数控加工编程，数据信息流是连续的，所以有利于计算机辅助设计和制造的集成，并可形象地模拟刀具轨迹与被加工零件之间的关系，容易发现和修改错误，提高了可靠性。缩短了零件的生产周期，降低生产成本，提高了生产自动化水平。 本课题利用ObjectARX的编程开发技术，在AutoCAD图形软件平台上，针对MNC—CXZ300型多功能数控机床，研究与开发了数控加工图形自动编程软件系统。该系统与金属切削数据库、仿真加工系统相集成，实现了自动编程和加工仿真的一体化。该课题主要完成以下内容： 1、在深入分析研究目前的图形自动编程系统的基础上，根据软件工程的思想建立了本系统的框架结构；采用面向对象的程序设计方法进行模块化设计；利用VC的特点开发了友好的界面。 2、深入研究了ObjectARX的编程技术，通过对AutoCAD数据库进行读写操作，并采用实体间的布尔运算解决了复杂立体图形和平面图形的自动绘制。并实现了AutoCAD菜单和工具条的挂接。 3、在车削自动编程中，用基于特征的叁维建模技术将轴类零件分段，采用VC中的类将各轴段进行封装，按输入轴段的先后顺序，将其存入线性链表，实现了轴类零件图形的自动绘制。 4、通过对零件数据的提取、分析及工艺决策，深入研究了车削类零件的轮廓计算和铣削类零件型腔中岛屿问题的处理方法，实现了车削、铣削零件的前置处理，形成刀位文件，并生成了相应的零件工艺卡。 5、采用全局变量实现图形数据的交换与共享，通过ODBC接口实现与金四川大学硕士学位论文属切削数据库进行数据通信，取得本系统所需的工艺参数。 6、研究后置处理，针对MNC一毛XZ300型多功能机床数控系统，生成NC代码程序，设计开发了NC程序编辑器，实现与仿真加工系统的集成。 7、编写帮助文档，方便用户使用。 综上所述，本系统是以Aut0CAI〕为平台，用VC6.O和objectARX开发的面向国内中小企业的图形数控编程软件。本系统采用菜单、对话框和工具条相结合，具有界面友好，使用方便，功能全，通用性强等特点。它既能用于实际生产加工，又可作为CAI软件用于数控教学和培训。适合我国国情，符合数控技术的最新发展方向。
丁建国[5]2007年在《虚拟数控外圆磨床磨削加工的初步研究》文中认为数控加工仿真技术在CAD/CAM技术中占有重要的地位,多年来一直是人们研究的热点,过去一般是基于二维平面或动画示意形式的仿真。随着CNC技术的普遍应用,叁维真实感的加工过程仿真成为人们关注的焦点。虚拟加工是应用虚拟现实技术实现对加工过程的动态仿真,其目标是实现加工过程在计算机上的真实再现。目前数控机床已经在制造业中得到广泛应用,为了减少由于试切造成的浪费,需要对数控加工过程进行仿真,以虚拟加工的形式在计算机上完成对数控程序的检验。本文通过叁维实体的布尔集合运算,采用实体造型技术实现对磨削加工过程的仿真。在Windows2000/XP平台上运用Visual C++6.0工具开发了初步的虚拟数控磨削加工系统。本文主要完成了以下内容:1.应用“虚拟+现实”的仿真概念于虚拟数控外圆磨床磨削加工的研究。这种模式弥补了传统虚拟现实技术单纯依赖计算机所带来的种种不足,将虚拟的机床运动与实际的数控操作融为一体,可使用户既掌握数控磨削加工的基本原理,又掌握数控系统操作的基本技能。运用软件工程方法完成对虚拟数控磨削加工系统的总体分析和框架设计,开发了简洁、友好的用户界面。2.分析数控语言结构,借鉴一般计算机高级语言编译技术,对数控程序进行词法分析、语法分析、语义分析。设计了一个数控程序的编译器,该编译器可实现数控程序的读入,检错与翻译,而且具有通用性和兼容性。3.采用代码驱动的方式,开发出基于多线程技术的数控加工过程仿真模块,能够对数控程序进行二维和叁维加工的动态仿真。二维动画过程采用了异或动画方法,叁维仿真过程基于OpenGL图形库,运用其双缓存技术得以实现。4.开发出基于RS-232C的串口通信模块,能够实现该系统与实际机床的通信。
张雪薇[6]2013年在《多轴铣削加工仿真及切削参数优化关键技术的研究及实现》文中指出虚拟制造是二十世纪八十年代迅速发展起来的一种信息化制造技术,作为虚拟制造技术的研究热点,数控加工仿真系统自从面世以来就受到国内外学者和制造业的极大关注。在实际加工前,数控加工仿真系统通过计算机模拟产品的加工过程,取代人工试切成为加工中的主要技术手段,并且在降低生产成本、提高加工效率、优化加工过程等诸多方面具有明显优势。针对现有数控仿真软件缺乏切削力预测、切削参数优化功能及商业软件价格昂贵等问题,本文基于虚拟制造系统的真实性、实时性等特点开发了一种多轴铣削加工仿真系统。该系统充分利用C++编程语言的优越性与ACIS/HOOPS几何造型平台技术的交互性,实现了多轴铣削加工仿真、铣削过程参数提取、切削力预测等功能,并在所预测切削力的基础上进行切削参数的优化。本文进行了以下几方面的研究：(1)为实现铣削加工几何仿真及在物理仿真中有效提取刀具参数,建立具有精确铣刀轮廓及刃形曲线的立铣刀模型,同时基于多轴铣削加工特点和刀具几何模型对立铣刀扫描体的创建进行研究。本文提出了一种基于铣刀球模型的刀具扫描体构建方法,该方法能处理复杂的刀具运动路径,通用性较强。(2)为实现多轴铣削加工动态仿真,提出TDM实体建模方法完成毛坯与铣刀扫描体在铣削加工区域的布尔运算,此部分是铣削加工仿真系统的重点研究内容,该建模方法数据结构相对简单,计算量较小,计算效率较高。(3)在实现铣削加工仿真的基础上获取材料去除量、轴向切削深度等加工参数,对切削力模型进行研究,预测切削力数值并完成切削参数的优化过程。(4)本文基于虚拟加工仿真,以C++、ACISR23、HOOPS1919作为开发工具,完成了多轴铣削加工仿真系统的开发,实现了铣削加工参数定义、铣削加工过程仿真、加工参数输出、切削力预测及切削参数优化等功能。该系统的研究为多轴复杂曲面加工仿真及参数优化软件的开发奠定了理论基础。
戴宁[7]2003年在《基于实体布尔运算的数控车削仿真系统高级技术的研究与实现》文中提出数控加工技术作为CAD/CAM的关键技术之一，也是现代制造技术中降低生产成本、提高生产效率的重要环节之一。本文是以江苏省2001年重大科技攻关计划(工业)科技计划项目中提出研究高精度高速机床及其配套软件的课题为背景，对数控车削加工仿真原型系统进行了研究，并完善了一些高级功能。本篇论文主要包括：1．分析数控技术和数控仿真的发展，采用UML技术对碰撞仿真等高级模块进行分析和设计。2．研究了碰撞的定义、基础的算法。同时结合数控车削的加工特点，构造刀具体、夹具体等碰撞单元，并采用适当的简化算法，用于提高检测的速度，还以友好的方式将检测的结果反馈给用户。3．针对车削NC代码复合循环的应用背景，开发了对NC复合循环代码的编译处理算法，保证仿真的顺利可靠的执行。4．简要介绍了在软件编制过程中对于保证软件稳定性而采用的技术。
刘峙[8]2008年在《基于Pro/E与VERICUT虚拟数控加工技术的研究》文中研究说明运用虚拟机床技术,在真实加工之前对虚拟数控机床参数进行设定,在虚拟环境中进行零件的数控加工仿真,并对数控程序加以检验,检查数控加工过程中可能出现的碰撞、干涉,分析零件的可加工性和工序的合理性。通过热风幕机中风轮模具的设计及数控加工的典型范例,对虚拟机床的建模方法、数控加工的仿真技术进行了探索。进一步对刀具轨迹进行分析及优化处理,经优化处理后的刀具轨迹转化为数控机床的NC程序,并创建数控系统文件和刀具文件。本文提出的数控仿真加工方法对于缩短生产周期、降低产品成本、提高工件加工质量具有实际意义。
王培林[9]2007年在《自由曲面多轴数控加工策略的研究》文中提出随着数控加工技术的飞速发展,人们越来越重视开展自由曲面的数控创成技术的研究。对于常见的数控加工中心而言,关键是制定针对不同曲面加工特征的刀具选择与数控加工工艺策略。本文通过对自由曲面的NC加工特征进行分析,提出加工策略来指导自由曲面的数控编程,利用先进CAD/CAM软件的设计、加工方法并结合NC加工实验进行了验证。应用微分几何原理,建立了整体式和可转位式球头立铣刀通用简化几何模型,并进一步推导出环面立铣刀和平头立铣刀的几何刃线方程。分析了NURBS自由曲面特点,建立了多轴加工表面刀位轨迹数学模型;应用截平面法进行加工刀位计算,确定刀具姿态以及刀触点与刀位点关系;针对空间自由曲面立铣刀多轴数控加工中的曲率干涉和瓶颈干涉,推导出基于曲面曲率的无干涉刀位轨迹生成算法。进行了自由曲面多轴数控加工的约束条件分析和切削参数的设定,提出自由曲面在粗、半精与精加工时的工艺策略原则;通过CAM软件编程仿真和数控加工试验数据分析,验证了自由曲面多轴加工的工艺策略。
翟玉山[10]2007年在《平面曲线轮廓数控加工过程几何仿真及进给速度优化研究》文中研究指明数控加工技术已经广泛应用于航空、汽车和模具制造等领域,可以加工复杂外形和高精度要求的零件,目前多数具有复杂外形轮廓的零件都是由数控加工中心加工的。在加工复杂轮廓零件时,选择最优化的加工参数如主轴转速、进给速度、切削深度对于提高加工效率有非常重要的意义。因此,几十年来数控加工工艺参数优化技术一直是研究的热点。数控加工的进给速度影响加工时间、工件表面质量和刀具的寿命,因此机械加工行业对进给速度优化技术的需求也非常迫切。在常规进给速度设置方法中,加工过程中进给速度并不是在每一个刀位点都进行优化的,而是选择一个恒定的保守值,这往往导致加工效率降低,刀具寿命缩短。本文基于几何仿真技术,研究平面曲线轮廓数控加工过程进给速度优化技术,包括建立毛坯余量模型,精加工刀具路径几何仿真和进给速度优化技术。首先,引入数控轨迹数据作为建立毛坯余量模型的几何数据源,大幅提高了建模的效率。基于数控加工过程几何仿真,分析了刀具路径几何形状与材料去除率的关系,为进给速度优化提供依据。其次,基于几何仿真技术,提出了恒定材料去除率的进给速度优化算法,这种算法克服了常规恒定进给速度设置方法的不足,不仅可以准确的优化进给速度,提高生产率,而且不需要反复试验来选择优化参数,方便应用于实际生产。最后,应用这种方法进行平面曲线轮廓铣削加工试验,结果证明了这种方法的优越性。本文基于刀具路径几何仿真,研究了平面曲线轮廓数控加工进给速度优化技术,这种优化技术是智能化数控加工编程的基础。
参考文献：
[1]. 基于实体模型的数控编程技术的研究与实现[D]. 庄海军. 南京航空航天大学. 2002
[2]. 基于STEP-NC的开放式数控系统若干关键技术研究[D]. 王国勋. 东北大学. 2013
[3]. 基于复杂曲线插补的数控关键技术的研究与实现[D]. 郑蓉建. 燕山大学. 2006
[4]. 基于ObjectARX的图形自动编程系统的研究与开发[D]. 江书勇. 四川大学. 2003
[5]. 虚拟数控外圆磨床磨削加工的初步研究[D]. 丁建国. 河北工业大学. 2007
[6]. 多轴铣削加工仿真及切削参数优化关键技术的研究及实现[D]. 张雪薇. 东北大学. 2013
[7]. 基于实体布尔运算的数控车削仿真系统高级技术的研究与实现[D]. 戴宁. 南京航空航天大学. 2003
[8]. 基于Pro/E与VERICUT虚拟数控加工技术的研究[D]. 刘峙. 浙江工业大学. 2008
[9]. 自由曲面多轴数控加工策略的研究[D]. 王培林. 山东大学. 2007
[10]. 平面曲线轮廓数控加工过程几何仿真及进给速度优化研究[D]. 翟玉山. 湖南大学. 2007
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