虚拟数控车削加工系统探讨与开发

虚拟加工是在虚拟环境下对产品对象模型实现几何及物理性能变化的过程,它是真实加工过程在虚拟环境下的映射。其目标是实现加工过程在计算机上真实再现。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;同时采用虚拟加工技术在对数控机床用户进行培训及数控类课程的教学中也能大大提高教学效果。控制面板是数控车床的控制中心,使用者对虚拟数控系统的操纵是通过操纵界面模块来完成。本文的虚拟车削系统仿真的是CYNC-400型数控车床,该机床采用的是SINUMER数控系统。该系统的操纵界面有两种主要设备:①CRT/MDI操纵面板,CRT为显示装置。MDI为手动数据输人装置,主要由双功能键组成。②机床操纵面板,由多个操纵按钮组成。本论文包括以下几方面的内容:1.分析数控语言结构,鉴戒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,系统地完成对数控程序各种错误的检验。2.对虚拟加工场景建模技术进行研究,使用opengl显示列表技术构建了虚拟组件库,并使用虚拟装配技术以苏州大学工程练习中心的CYNC-400数控机床为原型建造了虚拟加工三维场景。3.设计了CRT显示器界面。显示屏幕是数控机床操纵职员与数控系统进行人机交流的唯一途径。其主要功能是显示机床的各种参数以及编辑、显示、存储、执行加工程序等等。4.设计了MDI键盘界面。MDI界面按钮的基本任务是通过显示屏进行数据处理。例如:直接输入加工程序;编辑或改动储存在控制器内的程序等等。5.设计了机床操纵面板界面,通过操纵部分按钮,可以对数控机床作直接的机械调整,以改变其工作状态。例如快速移动运动轴。另外,也可以通过按钮来启动主轴顺时针或逆时针转动和调整转速。6.开发了帮助模块,对该系统现有功能和使用方法做出说明。以上研究成果已经全部集成到本人独立开发的虚拟数控车削加工系统V3.0之中。经过实例分析,使用虚拟控制面板能达到很好的控制效果,给数控加工的教学和培训带来方便,具有很好的应用远景|教学论文范文|。【关键词】：虚拟车削几何建模代码编译碰撞和干涉虚拟控制面板
【论文提纲】：中文摘要3-5Abstract5-10第1章绪论10-161.1虚拟加工技术概述10-121.2虚拟加工技术的研究现状12-141.2.1国外研究状况121.2.2国内研究状况12-141.3本课题来源、研究内容及意义14-161.3.1课题来源141.3.2本课题研究内容141.3.3本课题研究的意义14-16第2章几何造型方法及数控插补原理16-262.1几何造型概述16-202.1.1线框模型16-172.1.2表面模型172.1.3实体模型17-202.2插补原理20-252.2.1直线插补计算原理21-232.2.2圆弧插补计算原理23-252.3本章小结25-26第3章虚拟加工环境的建模26-393.1系统开发工具先容263.23DS文件结构26-303.2.1主编辑块（0x3D3D）283.2.2材质块（0xAFFF）28-293.3.3物体块（0x4000）293.2.4网格块（0x4100）293.2.5程序读取流程图29-303.3虚拟车床模型的建立30-363.3.1机床、夹具、刀具模型的建立30-333.3.2装载程序设计33-363.4虚拟工件建模36-373.5运行仿真技术37-383.6本章小结38-39第4章数控程序检错与翻译39-494.1数控加工程序结构39-404.2数控加工程序特点404.3数控程序编译模块的功能结构图40-414.4数控程序的检错41-474.4.1词法分析41-424.4.2语法分析42-474.4.3语义分析474.5翻译功能的实现47-484.6本章小结48-49第5章碰撞和干涉检验49-565.1碰撞与干涉检验概述495.2碰撞和干涉检验算法的现状49-505.3本文采用的碰撞和干涉算法50-555.3.1碰撞检验的算法50-535.3.2干涉检验的算法53-555.4本章小结55-56第6章虚拟控制面板的设计56-736.1人机界面与虚拟控制面板566.2人机界面的设计原则56-576.3控制面板的布局57-586.4虚拟控制面板界面设计58-656.4.1虚拟CRT显示器的设计59-616.4.2虚拟MDI键盘和操纵面板的设计61-656.5系统文件的管理65-716.5.1CNC代码的读入66-696.5.2CNC代码的编辑69-706.5.3CNC代码的编译70-716.6虚拟控制面板与仿真系统的功能链接71-726.7系统实现与应用实例726.8本章小结72-73第7章总结与展望73-757.1全文总结737.2展望73-75参考文献75-78攻读硕士学位期间发表的论文78-79致谢79