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基于参数化特征建模的虚拟数控车削加工系统研究

贾晓丽  
【摘要】: 虚拟数控加工技术是20世纪90年代中后期随着虚拟制造技术的发展而提出的一个新的研究领域,它是虚拟制造的支撑技术之一。而车削加工又是目前应用广泛的加工方法,因此对虚拟数控车削加工技术进行研究具有广阔的应用前景与实际应用价值,正日益成为国内外研究的热点。 本文基于对虚拟数控加工现状及相关技术的深入研究分析,以Visual C++为开发环境,利用OpenGL三维图形库,构建了虚拟数控车削加工实用化系统。在系统中应用模块化思想设计系统的总体结构,详细设计了系统中各功能模块,并对该系统中的参数化特征建模、主要实现算法和仿真过程实现等关键技术进行了具体描述。 首先针对目前几何建模方法中存在的数据量大、布尔运算复杂、实时性差等缺点,提出了采用参数化特征建模方法构建加工环境和加工形体对象的三维几何模型。利用该方法对车削加工形体的几何特征进行描述,建立形体特征库,选用特征库中的几何元素,通过参数控制来构造加工形体模型,加快了几何建模速度。 然后根据系统实现功能,利用Lex语言反读数控代码,获得刀位轨迹,并通过刀位轨迹与加工形体特征模型的求交运算,得到与形体相交数据,生成加工信息文件。最后在加工信息文件的驱动下,采用帧动画技术实现加工过程仿真,通过对加工工件的直径和长度等特征参数控制,较好地解决了加工过程仿真中刀具切削运动和工件实时变化的动画显示问题。 该虚拟数控车削加工系统具有良好的实时性、交互性以及三维图形显示能力,且避免了繁琐的布尔集合运算,使得图形生成速度与质量均得到较好的保证。


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