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《南京航空航天大学》 2003年
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并行化数控编程和加工仿真关键技术的研究与实现

余湛悦  
【摘要】: 数控编程及其相关技术是CAD/CAM技术中最能明显发挥经济效益的环节之一。本文在国家重点科技攻关专题、江苏省重大科技攻关项目和江苏省青年科技基金项目的支持下,对并行化数控编程和加工仿真的关键技术进行了深入的研究,并在此基础上构建了数控铣削加工专用CAM系统WebMill。本文主要研究内容和成果如下: ①在B/S结构的基础上引入P2P思想,设计了WebMill的体系结构,将本单位自主研制的机械CAD/CAM系列软件中的铣削数控编程和加工仿真两个单元软件在Web环境中高效紧密集成,为系统的开发奠定坚实的基础。 ②提出了在Web环境中利用并行计算技术提高数控编程效率的方法。深入研究基于消息传递接口的并行计算技术,成功地将它应用于数控加工编程,实现了并行化数控编程算法,提高了Web环境下数控编程的效率。 ③提出了进行三角网格模型局部重绘的顶点搜索法。三角网格模型的局部重绘技术是影响三角化离散法动态仿真速度和效果的关键因素,通过对紧致性、保守性和评估效率的分析,提出并完善了顶点搜索法,大幅度提高了材料去除过程动态仿真的速度和效果。对比测试的结果表明,本文研究和实现的加工仿真软件在动态仿真速度和效果两方面接近于国外领先的商业仿真软件。 ④采用扩展ZN方法,克服了传统的ZN方法在零件的某些部位验证结果不准确的缺点。并通过快速建立设计模型中三角片的区域索引,提高了精度验证计算的效率。 ⑤提出了基于仿真数据的铣削加工多目标变参数优化的方法,适用于切削条件变化较大的复杂零件铣削加工过程,且优化目标能灵活地反映实际生产中复杂多变的需求。引入时段组合的概念,将连续问题转化成离散问题,将变参数优化问题转化成多参数优化问题,建立了相应的数学模型,并给出简化求解的方法。 在以上研究成果的基础上,将并行计算技术与数控加工编程技术在Web环境中有机结合,实现了并行化铣削数控编程软件;研制了功能齐全的铣削加工仿真软件,不但能进行材料去除过程的动态仿真,而且全面实现了干涉检查、精度验证和工艺参数优化等功能;以上述两个单元软件为基础构建了数控铣削加工专用CAM系统WebMill。并用大量应用实例进行了验证。
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