數(shù)控銑削仿真加工及其幾何精度驗(yàn)證.pdf

1、數(shù)控加工仿真及其相關(guān)技術(shù)，是機(jī)械制造領(lǐng)域CAD/CAM技術(shù)中的重要內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)之一。本文針對(duì)數(shù)控銑削仿真加工中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入地研究，并在此基礎(chǔ)上對(duì)數(shù)控銑削加工的動(dòng)態(tài)仿真及其幾何精度驗(yàn)證進(jìn)行了系統(tǒng)地分析研究。本文主要研究?jī)?nèi)容及成果如下： 本系統(tǒng)以Windows XP為開發(fā)平臺(tái)，采用Visual C++6.0軟件及三維圖形軟件標(biāo)準(zhǔn)接口OpenGL為開發(fā)工具進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)。本文提出并實(shí)現(xiàn)了一種用于數(shù)控銑削加工仿真的算法，并充分利

2、用了OpenGL提供的顏色緩存、深度緩存、模板緩存和雙緩存功能，使得實(shí)現(xiàn)的算法不僅運(yùn)行速度快、穩(wěn)定，而且仿真過程真實(shí)感強(qiáng)。本系統(tǒng)根據(jù)選定的數(shù)控程序，對(duì)毛坯進(jìn)行三維銑削仿真加工，并在計(jì)算機(jī)屏幕上實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的加工過程的顯示；能夠驗(yàn)證數(shù)控程序是否正確，并對(duì)加工后的零件進(jìn)行幾何精度驗(yàn)證。此外，通過對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)和方法的分析、比較，提出了相應(yīng)的解決方案，并進(jìn)行了仿真實(shí)例驗(yàn)證。 論文中給出了一種基于仿真誤差控制的曲面離散化方法，保證三角面片

3、集合在一定精度范圍內(nèi)，可以近似表示工件幾何模型。材料去除過程的動(dòng)態(tài)仿真是數(shù)控加工仿真的基本功能，精度驗(yàn)證是數(shù)控加工仿真功能實(shí)現(xiàn)的另一方面。論文深入研究了基于曲面三角面片技術(shù)和Z向矢量的精度驗(yàn)證算法，采用基于仿真誤差控制的均勻離散網(wǎng)格表示毛坯模型，確定了設(shè)計(jì)曲面信息，并提出了一種新的簡(jiǎn)捷高效的求解方法：Z向矢量與刀具掃描體包絡(luò)面求交的求解方法，以確定切削工件信息。此外，分析了影響精度驗(yàn)證結(jié)果的因素，并闡述了算法實(shí)現(xiàn)過程中，如何提高仿真顯示

4、性能的相關(guān)技術(shù)和方法。 論文針對(duì)系統(tǒng)開發(fā)中的幾個(gè)難點(diǎn)問題，提出并采用了以下處理方法： 1.采用基于OpenGL曲面技術(shù)的，用離散三角面片帶來表示三維曲面，運(yùn)用曲面Z MAP結(jié)構(gòu)表示離散的毛坯模型。定義結(jié)構(gòu)體數(shù)組，用于存儲(chǔ)離散后，毛坯被加工表面上所有離散點(diǎn)的坐標(biāo)、法向量、顏色等相關(guān)信息。 2.以 Windows XP為系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)，利用OpenGL曲面技術(shù)，建立真實(shí)感強(qiáng)的毛坯模型、刀具模型，給用戶以直觀、真實(shí)感強(qiáng)的

5、加工環(huán)境。 3.對(duì)于毛坯的材料去除過程的仿真，采用刀具掃描體模型與離散的毛坯模型進(jìn)行求交的運(yùn)算方法，并實(shí)時(shí)對(duì)離散點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行計(jì)算，通過OpenGL 的雙緩存技術(shù)，在后臺(tái)生成下一步仿真的結(jié)果，在前臺(tái)實(shí)現(xiàn)仿真過程的演示，以實(shí)現(xiàn)毛坯的材料去除過程的動(dòng)態(tài)仿真。 4．基于毛坯細(xì)分方法和存儲(chǔ)每個(gè)細(xì)分點(diǎn)的信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，提出了一種局部再細(xì)分精確求解的幾何精度驗(yàn)證算法，驗(yàn)證精度就可以有較大的提高。其運(yùn)行效率高于用幾何模型法向量與刀具