本文關鍵詞：基于加工仿真的數(shù)控銑削力和尺寸預測方法研究

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【摘要】：數(shù)控加工仿真是一種數(shù)控程序運用于實際機械加工前的先驗手段,它能夠有效反映加工工況、保證數(shù)控加工的正確性和可靠性,因而被廣泛關注和應用。然而,目前國內外對數(shù)控仿真的研究將重心放置于幾何仿真部分,對其中的物理仿真關注度稍顯不足。本文結合數(shù)控仿真的發(fā)展現(xiàn)狀,以數(shù)控仿真中的幾何仿真為基礎,對銑削力及仿真結果的尺寸預測進行了研究,其主要研究內容有:首先,對比三種工件建模方法,選擇Z-Map模型作為研究對象,在此基礎上完成了幾何加工仿真。分析了Z-Map建模方法特點,并完成了虛擬工件的建模;探究了NC程序解釋方法,實現(xiàn)了從NC程序到離散刀位數(shù)據(jù)的轉換;建立了仿真環(huán)境,完成了數(shù)控銑削過程的仿真。然后,針對Z-Map模型研究了基于加工仿真的銑削力預測方法。針對立銑加工,基于離散微元法和經(jīng)驗公式法建立了銑削力預測模型;針對Z-Map模型研究了加工仿真過程中切削用量的提取方法,實現(xiàn)了瞬時銑削力和平均銑削力預測。再次,改進了二維圖像處理算法,提出適用于Z-Map模型的尺寸預測方法。通過截面處理實現(xiàn)仿真結果從三維空間模型到二維模型的轉換,進而使用Freeman鏈碼通過基于回溯判斷的邊界跟蹤、提取算法完成仿真結果的邊界信息提取;通過判斷所提取封閉邊界鏈上各點的曲率變化程度實現(xiàn)了角點的識別,并對角點相鄰的邊界輪廓采用基本曲線圖元進行擬合;隨后經(jīng)膨脹運算得到截面的邊界尺寸信息,實現(xiàn)了基于Z-Map仿真結果的尺寸預測。最后,開發(fā)了集加工仿真、銑削力預測及尺寸預測功能于一體的數(shù)控銑削仿真系統(tǒng)。驗證結果表明,基于加工仿真的銑削力、尺寸預測算法可行有效,系統(tǒng)運行穩(wěn)定且滿足仿真要求。
【關鍵詞】：Z-Map 幾何加工仿真 銑削力預測 尺寸預測
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG547
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題背景及研究目的和意義9-10
• 1.1.1 課題背景9
• 1.1.2 研究的目的和意義9-10
• 1.2 幾何加工仿真研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 數(shù)控銑削力預測方法研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 工件尺寸預測方法研究現(xiàn)狀13-14
• 1.5 課題主要研究內容14-16
• 第2章 基于Z-Map模型的數(shù)控銑削仿真研究16-24
• 2.1 引言16
• 2.2 Z-Map模型特點分析與工件建模16-18
• 2.2.1 Z-Map模型概述及特點分析16-17
• 2.2.2 工件的Z-Map模型建立17-18
• 2.3 NC程序解釋及驅動18-20
• 2.4 基于離散點位的幾何加工仿真20-21
• 2.5 基于幾何加工仿真的預測方案設計21-23
• 2.5.1 基于加工仿真的銑削力預測方案設計22
• 2.5.2 基于Z-Map模型的工件尺寸預測方案設計22-23
• 2.6 本章小結23-24
• 第3章 基于加工仿真的銑削力預測方法研究24-36
• 3.1 引言24
• 3.2 銑削力預測模型選擇24
• 3.3 瞬時銑削力預測建模方法研究24-28
• 3.3.1 立銑刀刃線離散建模25
• 3.3.2 瞬時銑削力建模25-28
• 3.4 基于加工仿真的切削用量提取算法研究28-32
• 3.4.1 切削速度與進給量的提取算法研究29
• 3.4.2 切削寬度和切削深度的提取算法研究29-32
• 3.5 基于加工仿真的銑削力預測32-35
• 3.5.1 切削區(qū)域的確定32-34
• 3.5.2 瞬時銑削力預測方法研究34
• 3.5.3 加工過程中的平均銑削力預測方法研究34-35
• 3.6 本章小結35-36
• 第4章 基于Z-Map模型的工件尺寸預測方法研究36-52
• 4.1 引言36
• 4.2 基于Freeman鏈碼的邊界提取算法研究36-42
• 4.2.1 模型——圖像轉換36
• 4.2.2 Freeman鏈碼概述36-38
• 4.2.3 基于回溯判斷的邊界提取、存儲算法研究38-42
• 4.3 角點檢測算法研究42-44
• 4.4 基于動態(tài)閾值的圖元擬合算法研究44-46
• 4.5 邊界膨脹及圖元存儲46-48
• 4.6 尺寸預測48-51
• 4.6.1 尺寸預測信息可視化48-49
• 4.6.2 人機交互操作及實現(xiàn)49-51
• 4.7 本章小結51-52
• 第5章 應用系統(tǒng)開發(fā)與驗證分析52-66
• 5.1 引言52
• 5.2 數(shù)控銑削仿真系統(tǒng)開發(fā)52-56
• 5.2.1 加工仿真模塊設計及實現(xiàn)53-54
• 5.2.2 銑削力預測模塊設計及實現(xiàn)54-56
• 5.2.3 尺寸預測模塊設計實現(xiàn)56
• 5.3 銑削力預測驗證與分析56-62
• 5.3.1 切削用量提取算法驗證與分析56-59
• 5.3.2 瞬時銑削力預測驗證與分析59-60
• 5.3.3 平均銑削力預測驗證與分析60-62
• 5.4 尺寸預測仿真驗證與分析62-65
• 5.4.1 尺寸預測仿真驗證62-64
• 5.4.2 尺寸預測算法分析64-65
• 5.5 本章小結65-66
• 結論66-67
• 參考文獻67-72
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文72-74
• 致謝74

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 李海濱;周長軍;張衛(wèi)龍;高天宇;唐小波;;數(shù)控銑削加工物理仿真關鍵技術的研究[J];航空制造技術;2012年04期

2 王建軍;魏宗信;黃龍傳;;Z-map模型點云的邊界提取及光順處理[J];機床與液壓;2010年23期

3 張文建;郭小行;崔偉清;;加工過程物理仿真研究的現(xiàn)狀及展望[J];機械;2008年S1期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉長清;數(shù)控銑削過程離線優(yōu)化技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

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本文編號：705375