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《南京航空航天大学》 2001年
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数控加工仿真关键技术研究与软件开发

伍铁军  
【摘要】: 本文对数控加工过程的几何仿真和NC程序的编程精度验证方法进行了深入研究,在国家“九五”重大科技攻关专题、江苏省“九五”科技攻关项目的支持下,研究开发了超人2000CAD/CAM集成系统数控加工仿真子系统RealCut1.0。本文的主要工作体现在下述几个方面: 1.应用面向对象的系统分析和设计技术对数控铣削加工仿真系统进行了总体分析和设计。对数控加工仿真的问题域、结构和对象进行了详细分析,设计了友好的用户界面,使得该系统具备了进一步商品化的基础。 2.以工程实际应用为背景,提出并实现了数控车削加工仿真的一些关键算法,包括快速真实感图形显示算法,快速的材料去除算法。 3.对数控铣削加工仿真的切削过程几何表示及真实感图形显示算法进行了深入研究,提出并实现了一种数控铣削仿真切削过程几何表示及真实感图形显示算法。该算法生成的真实感图形显示效果好,接近光线追踪生成的真实感图形。算法在交点的计算上进行了简化,提高了计算速度。尤其是该算法计算切削后生成的小三角片的法向量成为计算交点的一个副产品,几乎不再占用额外的计算时间,为做到平滑地动态显示高质量的真实感图形提供了可能。 4.提出并实现了一种用于数控铣削加工仿真的快速局部消隐算法。我们充分利用了OpenGL提供的高速处理颜色缓存、深度缓存和模板缓有的功能,使得实现的算法不仅运行速度快、稳定,而且克服了等轴测投影算法不能在任意角度显示工件加工过程的缺陷,具有一定的先进性。 5.为了进一步提高系统的运行效率,我们还采用了一系列加快仿真计算和图形生成显示的技术。包括利用OpenGL的显示表技术加快显示刀具的速度;利用图象拷贝技术显示刀具的运动;应用局部刷新技术加快材料去除的动画图形显示。 6.提出了一种毛坯细分方法和存储每个细分点信息的数据结构。在此基础上,提出了一种局部再细分精确求解的编程精度验证算法(ZN方法),该方法不需增加细分密度,验证精度就可以有较大的提高。其运行效率高于用几何模型法向量与刀具扫掠体求交的方法,验证精度大于用Z坐标方向矢量与刀具扫掠体求交的算法。 以上数控加工仿真关键技术研究的成果已经成功地应用于RealCut1.0软件的开发。大量的应用实例表明,所研制开发的数控仿真软件,图形显示的质量高,仿真效果真实,仿真结果与数控加工的实际结果吻合,凡是加工中出现的过切等错误在仿真中都能真实地反映出来,从而有利于发现数控加工编程软件的问题,对改进完善数控加工编程软件和保证零件加工质量起到了重要的作用。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TG659

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 沙智华;李军;张生芳;;基于包围矩形的三轴铣削仿真建模技术研究[J];工具技术;2009年10期
3 田志强;;浅谈虚拟数控车床加工技术与应用[J];科技创新与应用;2012年29期
4 赵增林;王显峰;文立伟;肖军;;双曲面自动铺带机床的构型改进[J];航空学报;2011年06期
5 刘晓辉,郑金兴,张铭钧;面向虚拟制造的数控加工仿真系统的研究与实现[J];机床与液压;2005年02期
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8 孙小敏;洪荣晶;崔君君;;铣齿加工自动编程系统开发[J];机械设计与制造;2010年01期
9 张少伍;韩江;胡慧萍;;虚拟数控车削加工物理仿真技术研究[J];机械设计与制造;2010年03期
10 许朝阳;黄筱调;;基于OpenGL的数控成形铣齿加工过程仿真的研究[J];机械设计与制造;2011年07期
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1 孙建波;杨占凯;;金属切削物理仿真技术探索[A];第二届民用飞机制造技术及装备高层论坛资料汇编(论文集)[C];2010年
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2 宿崇;虚拟磨削关键理论及其技术的研究[D];东北大学;2009年
3 陈修龙;面向并联机床数控编程技术的研究[D];燕山大学;2006年
4 张臣;数控铣削加工物理仿真关键技术研究[D];南京航空航天大学;2006年
5 王占礼;面向虚拟制造的数控加工仿真技术研究[D];吉林大学;2007年
6 徐建国;网络化制造系统中虚拟加工若干关键技术研究[D];南京理工大学;2007年
7 彭健钧;基于特征的复杂工件数控加工关键技术研究[D];中国科学院研究生院(沈阳计算技术研究所);2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄钟扬;螺杆转子铣削加工过程仿真技术研究[D];沈阳工业大学;2011年
2 梁涛;车铣复合加工仿真系统关键技术研究及原型系统开发[D];重庆大学;2011年
3 赵春梅;轴类零件数控车削仿真系统的研究与开发[D];吉林大学;2011年
4 张坤;基于Web的钻削过程仿真系统的研究[D];哈尔滨理工大学;2003年
5 毛明辉;数控仿真建模及实现技术研究[D];南京理工大学;2004年
6 方淳;多线程并行处理技术在五坐标数控加工仿真中的应用[D];西北工业大学;2006年
7 于明;复杂曲面CAM系统前置处理技术研究[D];沈阳工业大学;2006年
8 杨玉岭;复合材料自动铺丝CAM技术研究[D];南京航空航天大学;2006年
9 涂文斌;数控铣床加工过程虚拟仿真系统的研究[D];南昌大学;2006年
10 陈乐尧;数控车削加工的仿真建模与软件实现[D];国防科学技术大学;2005年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 韩向利,袁哲俊,肖田元,温秀梅;直线与刀具扫描体求交算法及其应用研究[J];计算机辅助设计与图形学学报;1997年02期
【共引文献】
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5 王世东;陈杨;张本福;孙光灵;黄晓梅;;八叉树在三维建模中的应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2006年06期
6 王世东;;Voronoi在GCS建模中的应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2007年05期
7 王世东;;一种使用八叉树存储三角网格图元的算法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年05期
8 余景平,沈鹏程,路观平;图形化技术在连拱坝结构静动力反应分析中的应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);1995年Z1期
9 杭后俊;;单叶双曲面、二次锥面/球面统一求交算法[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2006年05期
10 国水应;CAD系统中的工程数据库系统[J];安徽技术师范学院学报;2005年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 施光辉;林高飞;;智能CAD技术综述[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年
2 卫锋;;二值图像噪声控制的算法实现[A];广西计算机学会2004年学术年会论文集[C];2004年
3 刘胤;郑力;李志忠;张伯鹏;;铣削加工几何仿真的方法分析[A];先进制造技术论坛暨第二届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2003年
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5 汪荣峰;姜振东;张海波;;一种随机光滑曲线的生成方法[A];计算机模拟与信息技术会议论文集[C];2001年
6 郭培源;苑康强;陈文华;陈岩;;基于实时操作系统μC/OS-Ⅱ的嵌入式智能网关GUI设计实现[A];第二十四届中国控制会议论文集(下册)[C];2005年
7 刘春江;陈辉;商蕾;;基于Creator/Vega的柴油机可视化实现与特技效果设计[A];'2008系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2008年
8 赵万生;杨洋;王振龙;詹涵菁;;分层去除电火花铣削加工CAD的分层策略研究[A];2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年
9 陈维闯;;快速原型制造软件系统分层处理及填充扫描轨迹研究[A];2007年中国机械工程学会年会之第12届全国特种加工学术会议论文集[C];2007年
10 杨娟;赵明;潘学标;;基于NURBS曲面的棉花器官建模[A];中国数字农业与农村信息化学术研究研讨会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨长强;激光扫描仪检校及车载激光点云的分类与矢量化研究[D];山东科技大学;2010年
2 陈军;曲线曲面的几何约束造型与近似合并[D];浙江大学;2010年
3 边柯柯;反求工程中复杂自由曲面协调设计及拓扑还原技术研究[D];浙江大学;2010年
4 周密;面向建筑造型的图形软件支撑系统[D];中国建筑科学研究院;2009年
5 董本志;管件带坡口相贯线数控切割建模与仿真研究[D];东北林业大学;2010年
6 邱彦杰;反向工程中自动精确模型重建的关键技术研究[D];上海交通大学;2011年
7 亢孟军;数字高程模型不规则四边形网建模方法研究[D];武汉大学;2011年
8 黄学良;三维几何约束系统的分析与求解方法研究[D];华中科技大学;2011年
9 郑夕健;基于神经网络的塔式起重机结构有效寿命理论及技术实现[D];东北大学;2010年
10 任云鹏;大型锻造操作机系统动态特性分析及其若干设计问题的研究[D];东北大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 梁永生;坦克战场景模拟仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 薛信庆;采用结构光方法实现动态目标的三维轮廓重构[D];大连理工大学;2010年
3 黄武刚;船舶在波浪中航行时稳性研究及危险性分析[D];大连理工大学;2010年
4 崔金龙;BHS40110型博后筛动力学性能及振动模态研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
5 梁颖;语义特征造型中特征识别技术的研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
6 靳丽娟;数控铣削温度建模仿真与分析[D];哈尔滨理工大学;2010年
7 邢丽伟;基于细胞元的语义特征造型重构机制的研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
8 王天威;虚拟现实系统的开发及其应用[D];华东理工大学;2011年
9 王宗政;基于八阶PDE的Bézier曲面构造方法[D];浙江大学;2010年
10 魏彦波;基于UG的碗形曲面数控加工技术研究[D];山东大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭晓光;郭东明;康仁科;金洙吉;;单晶硅纳米级磨削过程中磨粒磨损的分子动力学仿真[J];半导体学报;2008年06期
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7 林德春;潘鼎;高健;陈尚开;;碳纤维复合材料在航空航天领域的应用[J];玻璃钢;2007年01期
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9 林再文,梁岩,王士威,路明坤;大开口高承载网格加筋壳的设计与工艺[J];玻璃钢/复合材料;2003年05期
10 王升;肖军;吴海桥;;自动铺带轨迹规划中测地线算法研究[J];玻璃钢/复合材料;2007年02期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈文亮;基于Web的数控编程系统及其关键技术研究[D];南京航空航天大学;2001年
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7 余湛悦;并行化数控编程和加工仿真关键技术的研究与实现[D];南京航空航天大学;2003年
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9 熊启家;基于空间算子代数理论的链式多体系统递推动力学研究[D];南京航空航天大学;2003年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孔政伟;数控铣削物理仿真及优化系统研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
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9 陈建满;高速铣削表面形貌的仿真与实验研究[D];南京航空航天大学;2002年
10 谢万德;基于DSP的多轴运动控制器的研究[D];浙江大学;2002年
【二级引证文献】
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1 齐俊伟;李安然;黄志军;熊文磊;李俊斐;王显峰;;关于若干工艺参数对铺带质量影响的研究[J];玻璃钢/复合材料;2011年04期
2 周宏根;景旭文;蔡勇;;船用柴油机数字化设计与加工仿真系统的研究[J];船舶工程;2008年06期
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4 张映故;;刍议虚拟试验技术在机械加工过程中的应用[J];科技创新与应用;2012年15期
5 迟忠德;;滚珠丝杠螺纹旋风硬铣削工艺的改进研究[J];成组技术与生产现代化;2010年04期
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7 江燕;杨滨;;浅析并行工程的应用前景[J];电子工艺技术;2006年04期
8 邵晓东;王海洲;林朝旭;;虚拟加工物理仿真中的误差分析研究[J];电子机械工程;2006年02期
9 邵斌;;基于COM组件的螺旋锥齿轮仿真系统实现方案[J];工程建设与设计;2008年01期
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中国重要会议论文全文数据库 前3条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 沈洪垚;自适应NURBS曲线插补关键技术及实现研究[D];浙江大学;2010年
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3 布光斌;铝合金整体叶轮数控铣削加工增效关键技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
4 还大军;复合材料自动铺放CAD/CAM关键技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
5 张建宝;复合材料自动铺带控制及工艺关键技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
6 张翔;小型五轴联动机床介观尺寸铣削加工及其相关模型的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
7 潘立鑫;水下机器人近水面横遥减摇控制策略研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 隋秀凛;虚拟数控铣削物理仿真关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
9 宿崇;虚拟磨削关键理论及其技术的研究[D];东北大学;2009年
10 王乾廷;双刀车削数控编程技术研究[D];合肥工业大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孔政伟;数控铣削物理仿真及优化系统研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
2 靳丽娟;数控铣削温度建模仿真与分析[D];哈尔滨理工大学;2010年
3 黄福志;面向虚拟制造的车削加工仿真关键技术研究[D];长春工业大学;2010年
4 吴广领;叶片砂带磨削六轴数控系统编程技术研究[D];江南大学;2011年
5 黄钟扬;螺杆转子铣削加工过程仿真技术研究[D];沈阳工业大学;2011年
6 李虎;基于加工中心的研抛系统加工过程仿真的研究[D];吉林大学;2011年
7 徐明旭;金刚石车削光学自由曲面的加工仿真系统研究[D];吉林大学;2011年
8 林立;复杂薄壁叶片加工误差分析与研究[D];北京交通大学;2011年
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10 杨桃;空间回转曲面加工及关键装置的研究[D];西华大学;2011年
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中国期刊全文数据库 前5条
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【相似文献】
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10 刘凯;弧齿锥齿轮数控铣齿机运动分析及控制系统研究[D];南京航空航天大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 斯琴;基于Pro/E系统的个性化人体骨骼的三维建模及其数控加工的研究[D];大连理工大学;2004年
2 何磊;系统框架零件的CAD/CAM集成制造技术研究[D];四川大学;2005年
3 李乔宇;高度真实感水流特效的研究与实现[D];山东大学;2012年
4 王迎春;数控加工中截面线法刀具轨迹的生成与仿真研究[D];沈阳工业大学;2003年
5 李义德;弧面凸轮的计算机辅助设计与编程技术的研究[D];天津大学;2004年
6 王小彬;数控铣削仿真培训系统的研究与开发[D];天津大学;2004年
7 刘志涛;面向模具型腔的高效数控加工研究[D];大连理工大学;2005年
8 黄燕梅;B样条轮廓曲线的逼近方法及数控加工自动编程研究[D];华北电力大学(河北);2005年
9 陈浩;电火花线切割CAD/CAM/CNC一体化软件系统开发[D];华中科技大学;2005年
10 栾学钢;放射治疗数字化铅模技术研究[D];天津大学;2005年
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