虛擬數(shù)控車削加工系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、在虛擬環(huán)境下對(duì)產(chǎn)品對(duì)象模型實(shí)現(xiàn)幾何及物理性能變化的過程稱為虛擬加工，它是真實(shí)加工過程在虛擬環(huán)境下的映射。虛擬加工系統(tǒng)的目標(biāo)是建立一個(gè)真實(shí)的可視化加工環(huán)境，用以仿真和評(píng)價(jià)各加工過程對(duì)加工結(jié)果的影響。 目前數(shù)控機(jī)床已經(jīng)在制造業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，為了減少由于試切造成的浪費(fèi)，需要對(duì)數(shù)控加工過程進(jìn)行仿真，以虛擬加工的形式在計(jì)算機(jī)上完成對(duì)數(shù)控程序的檢驗(yàn)；同時(shí)采用虛擬加工技術(shù)在對(duì)數(shù)控機(jī)床用戶進(jìn)行培訓(xùn)及數(shù)控類課程的教學(xué)中也能大大提高教學(xué)效果。

2、 本文以研制高品質(zhì)三維虛擬加工系統(tǒng)為目標(biāo)，對(duì)數(shù)控車削加工的三維仿真關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究，在虛擬車削加工系統(tǒng)V1.0、VisualC++6.0和OpenGL圖形開發(fā)庫(kù)的平臺(tái)基礎(chǔ)上獨(dú)立開發(fā)出了虛擬數(shù)控車削加工系統(tǒng)V2.0。本文主要完成了以下內(nèi)容： 1．對(duì)三維幾何造型理論進(jìn)行深入研究，總結(jié)出當(dāng)前解決幾何造型問題的主要方法，并提出了混合模式的建模方案。將虛擬加工三維場(chǎng)景中的幾何模型進(jìn)一步劃分為靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型，并針對(duì)靜態(tài)模型開發(fā)

3、了實(shí)體讀入接口，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)平臺(tái)的快速三維靜態(tài)幾何造型功能。 2．對(duì)虛擬加工場(chǎng)景建模技術(shù)進(jìn)行研究，使用OpenGL顯示列表技術(shù)構(gòu)建了虛擬組件庫(kù)，并使用虛擬裝配技術(shù)以蘇州大學(xué)工程訓(xùn)練中心的CYNC-400數(shù)控機(jī)床為原型建造了虛擬加工三維場(chǎng)景。對(duì)數(shù)控插補(bǔ)技術(shù)和動(dòng)畫控制技術(shù)進(jìn)行研究，構(gòu)建了虛擬機(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制模型，實(shí)現(xiàn)了加工過程的三維動(dòng)畫仿真。采用空間單元表示法構(gòu)造了虛擬工件的動(dòng)態(tài)幾何模型。 3．對(duì)碰撞和干涉檢驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)

4、了系統(tǒng)對(duì)碰撞和干涉的圖形檢驗(yàn)和報(bào)告生成。用戶不僅可以從計(jì)算機(jī)顯示器上直觀地看到碰撞和干涉的情況，還可以從報(bào)告中進(jìn)一步了解碰撞和干涉的性質(zhì)以及發(fā)生碰撞和干涉情況時(shí)的刀位點(diǎn)坐標(biāo)，為進(jìn)一步完善數(shù)控程序提供了依據(jù)。 4．針對(duì)目前虛擬加工研究中對(duì)虛擬零件管理的不足，開發(fā)了虛擬零件庫(kù)，該庫(kù)可方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬零件的三維觀察、文件管理、虛擬測(cè)量、生成零件的物理仿真報(bào)告和實(shí)現(xiàn)虛擬零件的再加工，使虛擬零件這一寶貴資源得到了很好的管理和應(yīng)用。

5、 5．對(duì)虛擬加工中的物理仿真技術(shù)進(jìn)行深入分析，提出了本文物理仿真的內(nèi)容。對(duì)切削力的來源和測(cè)量進(jìn)行了研究，建立了穩(wěn)態(tài)切削力的預(yù)報(bào)模型。對(duì)工件誤差建模進(jìn)行了分析，經(jīng)過簡(jiǎn)化建立了工藝系統(tǒng)坐標(biāo)系，給出了該系內(nèi)工件誤差求解的數(shù)學(xué)模型。以切削力引起的工件彎曲變形為對(duì)象，建立了基于穩(wěn)態(tài)切削力的工件變形因素誤差模型，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)對(duì)切削力和加工誤差的預(yù)報(bào)。 以上研究成果已經(jīng)全部集成到本人獨(dú)立開發(fā)的虛擬數(shù)控車削加工系統(tǒng)V2.0之中。經(jīng)過實(shí)例分析，其逼