虛擬數(shù)控車削加工系統(tǒng)關鍵技術研究.pdf

1、在虛擬環(huán)境下對產(chǎn)品對象模型實現(xiàn)幾何及物理性能變化的過程稱為虛擬加工，它是真實加工過程在虛擬環(huán)境下的映射。虛擬加工系統(tǒng)的目標是建立一個真實的可視化加工環(huán)境，用以仿真和評價各加工過程對加工結果的影響。 目前數(shù)控機床已經(jīng)在制造業(yè)中得到廣泛應用，為了減少由于試切造成的浪費，需要對數(shù)控加工過程進行仿真，以虛擬加工的形式在計算機上完成對數(shù)控程序的檢驗；同時采用虛擬加工技術在對數(shù)控機床用戶進行培訓及數(shù)控類課程的教學中也能大大提高教學效果。

2、 本文以研制高品質三維虛擬加工系統(tǒng)為目標，對數(shù)控車削加工的三維仿真關鍵技術進行了深入研究，在虛擬車削加工系統(tǒng)V1.0、VisualC++6.0和OpenGL圖形開發(fā)庫的平臺基礎上獨立開發(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．對三維幾何造型理論進行深入研究，總結出當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。將虛擬加工三維場景中的幾何模型進一步劃分為靜態(tài)模型和動態(tài)模型，并針對靜態(tài)模型開發(fā)

3、了實體讀入接口，實現(xiàn)了系統(tǒng)平臺的快速三維靜態(tài)幾何造型功能。 2．對虛擬加工場景建模技術進行研究，使用OpenGL顯示列表技術構建了虛擬組件庫，并使用虛擬裝配技術以蘇州大學工程訓練中心的CYNC-400數(shù)控機床為原型建造了虛擬加工三維場景。對數(shù)控插補技術和動畫控制技術進行研究，構建了虛擬機床的運動控制模型，實現(xiàn)了加工過程的三維動畫仿真。采用空間單元表示法構造了虛擬工件的動態(tài)幾何模型。 3．對碰撞和干涉檢驗技術進行研究，實現(xiàn)

4、了系統(tǒng)對碰撞和干涉的圖形檢驗和報告生成。用戶不僅可以從計算機顯示器上直觀地看到碰撞和干涉的情況，還可以從報告中進一步了解碰撞和干涉的性質以及發(fā)生碰撞和干涉情況時的刀位點坐標，為進一步完善數(shù)控程序提供了依據(jù)。 4．針對目前虛擬加工研究中對虛擬零件管理的不足，開發(fā)了虛擬零件庫，該庫可方便地實現(xiàn)對虛擬零件的三維觀察、文件管理、虛擬測量、生成零件的物理仿真報告和實現(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用。

5、 5．對虛擬加工中的物理仿真技術進行深入分析，提出了本文物理仿真的內(nèi)容。對切削力的來源和測量進行了研究，建立了穩(wěn)態(tài)切削力的預報模型。對工件誤差建模進行了分析，經(jīng)過簡化建立了工藝系統(tǒng)坐標系，給出了該系內(nèi)工件誤差求解的數(shù)學模型。以切削力引起的工件彎曲變形為對象，建立了基于穩(wěn)態(tài)切削力的工件變形因素誤差模型，實現(xiàn)了系統(tǒng)對切削力和加工誤差的預報。 以上研究成果已經(jīng)全部集成到本人獨立開發(fā)的虛擬數(shù)控車削加工系統(tǒng)V2.0之中。經(jīng)過實例分析，其逼