数控车削仿真系统的研究—论文开题报告书.doc

本科生毕业设计开题报告书题 目 数控车削仿真系统 的研究 学生姓名 学 号 专业班级 指导老师 2006年03月10日设计题目数控车削仿真系统的研究课题目的、意义及相关研究动态：1、课题目的及意义：数控技术的发展，随之而来的是数控系统操作人员的培训，只有拥有了大量的、优秀的数控人才，我国的数控技术才能称得上是普及。然而一台加工中心要数百万元，可谓价格不菲。另外由于初学者比较容易误操作，这样就大大地降低了价格昂贵的数控机床的使用寿命，提高了培训成本，数控仿真技术能有效地解决数控培训的难题。随着电子技术尤其是计算机技术的发展，以计算机为主要工具的仿真技术在近十年得到了飞速的发展。数控机床加工零件是靠数控程序控制完成的，当前数控编程技术在曲面建模、轨迹规划、刀位计算等方面有了很大的进步，但仍不能确保nc程序的完全正确可靠。nc程序的检校方法有多种，方法之一是在数控加工之前让数控机床空运行，空运行只能对机床运动是否正确及有无干涉碰撞做粗略的估计；方法之二是试切法即通过试切木质或塑料工件检查其正确性，显然这一过程周期长、成本高、效率低；方法之三是轨迹显示法，即以划针或笔代替刀具，以着色板或纸代替毛坯来仿真刀具运动轨迹的二维图形（也可以显示二维半的加工轨迹），但是局限性大。为此，寻找一种能够快速、安全、有效地验证nc程序正确性的方法1,就成了急待解决的问题因此，研究一种基于nc代码的数控仿真系统的将具有重要的意义。2、相关的研究动态：数控加工仿真就是在计算机上利用三维图形技术对数控加工过程进行模拟仿真，它已成为cad/cam技术的重要组成部分。由于数控仿真技术不需要原料，校验过程具有敏捷性、直观性和柔性等特点，因此它是提高刀具轨迹验证效率的有效途径，具有十分可观的经济价值2。国内外有许多学者对此进行了研究。国际上，国外在上个世纪80年代开展数控仿真技术的研究，volecker和hunt两人于1981和1982年最早将实体造型技术引入nc程序检校，并利用padl（csg）模型做了实验系统3。还有一个应用广泛而且功能强大的数控加工仿真模块是nc verify，支持多种数据输入（如g代码数控程序），具有检查与测量功能、动态实时显示功能等4。国内许多的高校、科研机构在数控仿真方面开展了研究工作，取得了一些成果。1994年清华大学和华中理工大学在国家高科技计划（863）cim主题支持下研制了由nc代码驱动加工过程的仿真器hmps；哈尔滨工业大学也在国防科工委“八五”科研项目fms关键技术研究计划支持下研制了数控加工过程三维动态图形仿真器ncmps。南京航空航天大学开发了基于acis平台的的supermancad/cam2000的车/铣仿真模块，不仅实现了基于实体的数控三维图形仿真，而且提出了基于精确扫描体构造的cuboid-array数控仿真验证算法5。3、主要存在的问题以上研究都是基于特征的，而基于nc代码的数控仿真软件却很少见，虽然基于图形的仿真技术可以解决程序编制、切削仿真等问题。但由于世界上各个厂家所使用的数控系统不完全一致，这就必然导致了一些g指令的区别，由基于图形所创建的nc程序不能被数控车床直接使用。另外从仿真软件的应用来看，多数的大牌软件还存在一些问题。例如在技术支持方面，国外的软件公司在国内发展不够成熟，往往不能提供全面周到的技术服务，没有全中文的操作界面和联机帮助，产品的设计过程不符合中国人的设计习惯，等等。还有就是国外的软件一般造价都比较昂贵，对运行环境的要求比较高，不符合中国国情。因此，很有必要开发出一套基于nc代码且符合国情的仿真系统。课题的主要内容：主要内容：1、 确定数控车削仿真系统体系结构的设计以及实现方案；2、 确立数控仿真系统中关键部分的数学建模（包括相应的g功能代码、几何仿真过程中能实现的m代码等）3、 加工过程的动态建模4、 编制相应的仿真软件。 研究方法、设计方案：1、研究方法： 以windows为平台，以visual basic 6.0为工作语言设计软件系统，实现数控代码的实时、动态的车削过程。2、设计方案：系统采用模块化设计，其总体结构方案如图11所示，各模块的功能如下：（1） 毛坯：基于车削的毛坯一般问棒料，可用直径和长度两个变量来建立毛坯的几何模型（2） nc程序：采用记事本对nc程序进行编辑，再用语言（vb6.0）编写合适的nc编译器对nc程序读取，识别。（3） 插补算法：采用逐点比较法对直线、圆弧进行插补运算。（4） 仿真显示：利用vb提供的画图函数建立毛坯和刀具，并显示刀具运动轨迹。3、关键问题：通过nc编译器识别用记事本编辑的nc程序，经识别的nc程序调用相应的插补算法来驱动vb画图函数模拟车削。 总体方案的分析界面设计毛坯建立刀具选择nc程序编译器插补算法仿真显示nc程序 图11总体方案完成期限和预期进度：1、 毕业设计课题调研阶段：（第3-4周）：课题调研及文献检索、完成英文翻译2、 毕业设计开题报告阶段：（第5-6周）：完成开题报告3、 毕业设计主要工作阶段：（第7-15周）：（1） 完成系统的总体规划。（第7-8周）（2） 数学建模。（第9-12周）（3） 软件设计。（第13-14周）（4） 完成设计说明书的撰写工作。（第15周）4、 毕业设计答辩阶段：（第16周）主要参考资料：1 周济，周艳红.数控加工技术（第1版）m.北京：国防工业出版社，20022 罗亚波，陈定方，肖田元.远程数控仿真的一种编程实现方法j.武汉理工大学学报，2004（28）：62-653 汪辰.基于实体布尔运算的数控车削仿真系统的研究与实现.南京航空航天大学，20014 原彬.数控车削加工仿真系统的研究与实现.大连铁道学院，20015 周静.数控仿真三维建模与系统实现.南京