基于三角形二叉树模型的自由曲面数控铣削仿真技术研究

【摘要】：随着先进制造业的迅猛发展,自由曲面类零件在很多领域得到广泛的应用。自由曲面数控铣削加工几何仿真可以有效预测自由曲面类零件的可加工性,但是由于自由曲面类零件难加工,仿真过程存在实时性不好、真实感不强的问题,因此,对自由曲面数控铣削加工几何仿真进行研究具有重要的意义。本文对自由曲面数控铣削加工仿真进行研究,提出了嵌套三角形二叉树CLOD的自由曲面建模方法,解决了自由曲面数控加工仿真零件过程中实时性和真实感不强的问题。建模初期利用Z-Map表示几何模型初始高度,在铣削加工过程中,采用改进的误差评定函数对自由曲面类零件进行不同层次细节的三角片网格分裂与合并,完成零件加工过程的动态显示。通过MATLAB软件的二次开发,利用程序设计创建几何仿真模型库,完成零件加工时程序的调用。建立基于包围球和OBB包围盒混合包围盒CLOD树算法,此算法区别于传统碰撞算法,碰撞检测不只是建立OBB包围盒,而采用包围球和OBB包围盒进行碰撞检测,实现加工过程中刀具、工件和夹具等几何体的实时碰撞干涉检测。本文最后基于VC++6.0开发平台,综合考虑自由曲面类零件数控加工特点,开发了自由曲面数控铣削仿真系统。该系统能实时地显示零件的加工过程,并能对动态的零件加工进行碰撞干涉检测,最终达到了预测零件可加工性的目的。本文不但提出了自由曲面动态建模方法,还提出了混合包围盒CLOD的碰撞算法,对自由曲面数控铣削加工仿真研究具有重要的意义。