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刀具运动轨迹的控制说明书毕业论文.doc

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刀具运动轨迹的控制说明书毕业论文.doc

本科毕业设计说明书(论文)第1页共50页1引言随着计算机科学、信息技术的迅速发展,传统的制造业已发生了十分显著的变化,传统的制造技术正向现代制造技术转变,现在越来越多的制造通过数控仿真来实现。利用计算机图形技术对已编制的数控程序进行加工过程模拟演示,不但可以检验数控程序的正确性和合理性,从而避免由于机床的走刀错误而造成数控设备损坏的危险,而且大大降低了以往采用工艺试切方法所带来的高消耗和高成本,大大缩短新产品的开发周期[1]。由于产生的图形是真实感效果图,数控编程人员和机床操作者能够通过图形显示进行干涉和碰撞检查,校验数控程序。因此,数控图形仿真技术正逐渐成为刀轨模拟控制领域的一项重要技术。数控仿真系统正更多的被应用到了各种数控加工中,越来越多的的刀具运动轨迹通过数控仿真来实现模拟。1.1刀具运动轨迹生成方法的现状及发展刀具运动轨迹(又称走刀路线或进给路线)是指加工过程中刀具相对于被加工件的运动轨迹和方向,包括切削加工的路径和刀具切入及切出等非切削空行程[2]。刀具运动轨迹的合理选择是非常重要的,因为它与零件的成型效率和表面质量密切相关。数控加工刀具运动轨迹是确定数控加工工艺的重要环节。刀具运动轨迹设计质量的好坏,将直接影响零件的加工质量及加工成本。因此,对数控加工过程中的刀具运动轨迹的研究是十分必要的。数控编程的核心工作是生成刀具轨迹,然后将其离散成刀位点,经后置处理产生数控加工程序。下面就刀具轨迹产生方法作一些介绍[3][4][5]。(1)基于点、线、面和体的NC刀轨生成方法CAD技术从二维绘图起步,经历了三维线框、曲面和实体造型发展阶段,一直到现在的参数化特征造型。在二维绘图与三维线框阶段,数控加工主要以点、线为驱动对象,如孔加工,轮廓加工,平面区域加工等。这种加工要求操作人员的水平较高,交互复杂。(2)基于特征的NC刀轨生成方法参数化特征造型已有了一定的发展时期,但基于特征的刀具轨迹生成方法的研究才刚刚开始。特征加工使数控编程人员不在对那些低层次的几何信息(如点、线、面、实体)进行操作,而转变为直接对符合工程技术人员习惯的特征进行数控编程,大大提高了编程效率。本科毕业设计说明书(论文)第2页共50页特征加工具有更多的智能。对于特定的特征可规定某几种固定的加工方法,特别是那些已在STEP标准规定的特征更是如此。如果我们对所有的标准特征都制定了特定的加工方法,那么对那些由标准特征够成的零件的加工其方便性就可想而知了。特征加工有利于实现从CAD、CAPP、NCP及CNC系统的全面集成,实现信息的双向流动,为CIMS乃至并行工程(CE)奠定良好的基础。(3)现役几个主要CAD/CAM系统中的NC刀轨生成方法分析UGII加工方法分析一般认为UGII是业界中最好,最具代表性的数控软件。其最具特点的是其功能强大的刀具轨迹生成方法。包括车削、铣削、线切割等完善的加工方法。STRATA加工方法分析STRATA是一个数控编程系统开发环境,它是建立在ACIS几何建模平台上的。它为用户提供两种编程开发环境,即NC命令语言接口和NC操作C类库。它可支持三轴铣削,车削和线切割NC加工,并可支持线框、曲面和实体几何建模。1.2课题的研究内容本课题所研究的刀具运动轨迹控制主要是为普通机床的数控化改造服务的。因为普通机床的数控化改造所使用的控制系统是单片机,而用汇编语言来进行刀具运动轨迹的控制编程是很困难的,所以需要设计一个环境,在这个环境里用户只要输入所要加工零件的尺寸及形状信息,就可自动的产生加工程序并可对加工程序进行仿真。为此要进行如下的研究(1)对刀具运动轨迹控制编程的环境进行选择分析(2)系统的总体方案设计,对整个系统进行需求分析和功能模块的设计(3)系统的详细设计,研究其各个部分的设计原理(4)测试总结,找出其中的不足并加以改正使其尽可能完善。本科毕业设计说明书(论文)第3页共50页2系统总体设计2.1课题设计的环境与需求设计过程中会遇到很多困难,不可能一次性就把设计完成,需要对此做出多次的分析和修改,这里将设计过程总的分为两部分,即总体设计过程和详细设计过程,希望通过这样多次的设计分析使设计达到最佳效果。因为要通过单片机控制来实现普通机床数控化改造,用汇编语言来进行刀具运动轨迹的控制编程是很困难的,而用CAD软件只能生成G代码,不能对单片机进行控制,所以这里选用MicrosoftVisualBasic6.0作为编程环境,只要在最后程序执行时生成加工程序的Text文档,这样通过此加工程序就能控制单片机来实现数控化改造。这次设计过程中会牵涉到很多VB知识,即需要熟悉VisualBasic6.0程序设计的基本语法知识及常用技巧,可以通过咨询相关人士、搜索网络、查阅书籍等渠道方式来获取相关知识。2.2编程软件简介VB是由美国微软公司推出的,全称为VisualBasic。VisualBasic有学习版、专业版和企业版三种版本,以满足不同的开发需要。学习版适用于普通学习者及大多数使用VisualBasic开发一般Windows应用程序的人员,但是专业版适用于计算机专业开发人员,包括了学习版的全部内容功能以及Internet控件开发工具之类的高级特性企业版除包含专业版全部的内容外,还有自动化构件管理器等工具,使得专业编程人员能够开发功能强大的组骨子里分布式应用程序。VisualBasic是一种可视化的、面向对象和采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言,可用于开发Windows环境下的各类应用程序。它简单易学、效率高,且功能强大可以与Windows专业开发工具SDK相媲美。在VisualBasic环境下,利用事件驱动的编程机制、新颖易用的可视化设计工具,使用Windows内部的广泛应用程序接口(API)函数,以用动态链接库(DLL)、对象的链接与世隔嵌入(OLE)、开放式数据连接(ODBC)等技术,可以高效、快速地开发Windows环境下功能强大、图形界面丰富的应用软件系统。随着版本的提高,VisualBasic的功能也越来越强。本科毕业设计说明书(论文)第4页共50页2.3系统功能分析本刀具运动轨迹仿真系统是一个集直线和圆弧仿真的简易系统。通过在系统界面输入相关数据来产生仿真轨迹,由于输入只局限于数值并且输入的数据都要放到存储器中,即输入的数值是有范围界限的,这样就需要对输入内容进行相关判断,只有符合条件的才能进行仿真。系统主要实现以下的功能数据判别,生成轨迹并且能够做到连续性,最后生成加工程序等等。2.4系统功能模块设计通过系统功能分析,画出系统功能模块图,如图2.1所示图2.1系统功能模块图YN(非数字、值过界)错误正确显示生成刀具运动轨迹仿真系统输入数据数据判别仿真开始刀具轨迹加工程序终点结束

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