余湛悦[1]2003年在《并行化数控编程和加工仿真关键技术的研究与实现》文中进行了进一步梳理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提出了进行叁角网格模型局部重绘的顶点搜索法。叁角网格模型的局部重绘技术是影响叁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Z&N方法，克服了传统的Z&N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叁角片的区域索引，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。
姜奉祥[2]2004年在《面向现代制造的CAD/CAM应用研究》文中研究指明CAD／CAM是一项综合性的技术复杂的系统工程，涉及许多学科领域，如计算机科学与工程、计算数学、计算机图形学、数据结构和数据库、仿真、数控、机器人和人工智能学科和技术以及产品设计和制造相关的专业知识。CAD／CAM技术在机械制造业的应用推广使得设计制造过程向着自动化、集成化、智能化、虚拟化、网络化的方向发展。 本文围绕数控铣雕CAD／CAM系统的设计开发，展开了对CAD／CAM技术的研究，着重研究了CAD／CAM系统的设计实现方法及关键技术，然后结合研究内容详细介绍了数控铣雕CAD／CAM系统的具体设计与实现，最后对CAD的发展方向网络CAD和制造模式的发展趋势进行了总结。 本文主体内容是分叁个部分来组织的： 第一部分主要是对CAD／CAM系统的研究。这一部分首先分析了CAD／CAM软件系统的结构框架、主要任务、设计过程及设计原则，接着研究探讨了几何造型、有限元分析、优化设计、数控编程等CAD／CAM系统实现的关键技术，为具体CAD／CAM系统的设计提供了充分的理论依据。 第二部分讨论了一个具体的CAD／CAM系统——数控铣雕CAD／CAM系统的设计实现及关键问题。根据项目开发的需求给出了系统的模块划分及各模块的具体功能，接着对各模块的设计实现做了详细论述；最后论述了数控技术的基本原理、加工工艺，对刀具轨迹生成、编辑、验证等关键问题做了更进一步的研究。 第叁部分从CAD及制造技术的发展趋势出发探讨了网络CAD和21世纪的制造模式，对网络CAD的重要技术计算机支持的协同工作(CSCW)做了详细分析，探讨了各种制造模式的特点、相互关系及发展趋势。 本文从理论、实现和发展趋势叁个层面对CAD／CAM技术做了深入的分析研究，这些理论与实践知识对其他系统的开发有一定的参考价值。
俞武嘉[3]2007年在《基于STEP-NC的五轴加工刀具路径规划方法研究》文中研究表明随着时代的发展，现代化的制造业对数控技术提出了新的要求。五轴数控加工以其特有和无法替代的优势，一直是数控技术领域备受重视和大力推广的一种加工模式。STEP-NC(STEP-Compliant Data Interface for Numeric Controls)是STEP(STandard for Exchange of Product model data)在制造领域的延伸，代表了数控技术新的发展方向。如果将数控技术比作一艘正在航行中的巨轮，那么STEP-NC就是它的方向舵，而五轴加工技术是其推动力最为强劲的引擎之一。本论文依托浙江省重大机电装备专项项目“中高档数控机床控制系统(2006C11067)”，将STEP-NC和五轴加工技术两者相结合，研究在STEP-NC技术条件下如何规划和应用五轴加工技术，旨在为推进STEP-NC的实用化和降低五轴加工技术应用难度探索一条可行之路。STEP-NC目前处于国际标准组织(ISO)标准草案阶段(ISO 14649 DIS)，仍在进一步发展和完善中。对于五轴数控机床进行自由曲线曲面加工的应用场合，STEP-NC标准中未加入具体的加工数据模型，国内外也鲜见相关研究提出基于STEP-NC的五轴加工具体实现方案。因此要开展基于STEP-NC的五轴加工应用，必须为其定义相应的STEP-NC数据模型。本文在参考ISO 14649 Part 11中关于叁轴加工数据模型部分的基础上，深入研究了五轴加工技术的特点，建立了五轴铣削加工的STEP-NC扩展数据模型，为开展基于STEP-NC的五轴加工应用奠定了基础。自由曲线曲面是五轴加工技术的主要处理对象，在STEP-NC中，自由曲线曲面都统一表达为NURBS形式。本文提出了一种新的五轴端铣刀具路径规划方法——加工域并行规划法。该规划方法主要处理以NURBS形式描述的设计型面，以尽可能提高刀具路径的切削效率为设计目标。加工域并行规划法在刀路生成方式和计算模式上与传统的五轴刀具路径规划方法不同。在刀具路径生成方式上，它并不采用以曲面某条边界开始的顺序刀具路径生成方式，而是通过曲面加工域分析进行搜索和迭代产生刀具路径。在计算模式上，充分利用了软硬件的性能，采用硬件级多线程并行算法以提高执行性能。在上述工作的基础上，遵循开放性、模块化、可扩展的原则构建了STEP-NC的示范应用平台。该平台软件系统的设计和实现是本文工作的重点之一。通过集成自主开发的XML驱动模块和插件支持系统，实现的STEP-NC示范应用平台软件系统成为了一个高度模块化、高度可扩展和可自定义的STEP-NC软件技术实验环境。同时详细论述了STEP-NC程序解释模块和刀具路径规划模块两个功能模块的设计和实现。在理论研究和成功构建STEP-NC示范应用平台的基础上，针对性的设计了加工域并行规划算法运行特性实验和基于STEP-NC的五轴铣削加工刀具路径规划应用实验。算法运行特性实验对比分析了加工域并行规划算法与传统串行模式的算法的差异。通过五轴加工刀具路径规划应用实验，对构建的五轴铣削STEP-NC扩展模型和STEP-NC示范应用平台的有效性和实用性进行了验证；同时对比分析了加工域并行规划法和等参数线法产生的刀具路径在效率和质量上的差异。
方淳[4]2006年在《多线程并行处理技术在五坐标数控加工仿真中的应用》文中研究指明现代工业生产中,数控加工仿真在产品研制过程中占有重要地位,已成为CAD/CAM技术的重要组成部分。它能检验数控程序的正确性,逼真的再现数控加工的过程。与以往的试切检验的方法相比,数控加工仿真可以节省大量的资源,缩短产品的开发周期。 基于Voxel模型的五坐标数控加工仿真系统是由西北工业大学和德国柏林工业大学联合研制的新一代五坐标数控加工仿真系统。系统采用了压缩形式的体素模型构造各种刀具扫描体和工件模型,在叁维空间进行动态数控加工仿真,计算材料切削量,进行切削过程动态分析及加工程序优化。 由于在基于Voxel模型的数控加工仿真过程中,数据量大,计算量大,显示速度慢,尚未达到实时显示,为此我们引入了并行处理技术。 本文在研究了并行结构体系、并行算法和并行编程的基础上,结合现有的硬件条件,将多线程并行处理方法引入到基于Voxel模型的五坐标数控加工仿真中。分析了扫描体的离散过程,给出了扫描体离散的并行算法。在HP双CPU并行机上的测试实例表明,该算法具有较好的加速比。
刘万辉[5]2007年在《液压集成块CAD/CAM集成系统理论与开发技术研究》文中研究表明液压传动与控制领域正越来越多地采用液压集成块配置，其优点是可以显着减少管路联接和接头，降低系统的复杂性，而且能使系统的结构更加紧凑，同时也有利于降低制造成本。然而，随着液压系统复杂程度的提高，液压集成块的设计、制造难度也随之增加。因此将新技术与方法引入到集成块的设计制造中，用先进的CAD／CAM技术、智能优化方法、工程数据库技术、虚拟现实技术等辅助手段进行液压集成块的设计与制造必然成为未来的发展方向。本文紧密结合工程实际，通过对液压集成块CAD／CAM理论与开发技术的深入研究，研制出实用的液压集成块CAD／CAM集成系统。该系统将液压集成块优化设计与加工制造有机地结合为一体，可高质量地实现液压集成块从设计到制造的一体化操作。主要的研究内容和成果如下：根据液压集成块CAD／CAM集成系统的功能需求，本文首次运用基于功能驱动的系统规划原理对集成块六个方面的核心设计问题(结构优化设计、虚拟现实设计、性能优化设计、CAM系统设计、虚拟装配设计和工程数据库系统设计)进行合理、科学的总体规划，并确定集成块CAD／CAM集成系统的体系结构。该体系结构使各主要部分工作得以有效衔接与协调，系统资源得到充分的利用，集成系统的应用得到不断拓展和深化；从而为开发实际的液压集成块CAD／CAM集成系统奠定了研究基础。在此基础上，明确了集成系统各主要部分所涉及的关键技术，为全文的研究奠定了基础。在全面总结集成块类零部件的结构特征和设计、制造信息组成规律的基础上，本文应用面向对象的方法定义与该问题有关的特征变量的显性表达式，确立了优化目标和约束条件，进而建立了集成块设计问题的数学优化模型。针对此类多目标、多约束、多峰值的复杂工程问题，结合课题组在液压集成块优化设计中所采用的NGSA算法(基于小生境的遗传模拟退火算法)存在的求解稳定性不高、收敛速度较慢、算法效率较低的问题，对混合优化策略中的关键参数(适应度函数、选择／交叉／变异算子)和操作设计方法(退火与抽样过程、最优保留策略)进行科学的改进，提出一种基于改进的小生境遗传模拟退火算法—改进型NGSA算法，作为引领集成块总体优化设计的引擎算法。研究结果表明，改进型NGSA算法的全局和局部搜索能力进一步加强，可更为高效地寻找到多个有效极值，是一种整体优化能力、效率和可靠性具有明显改进的混合优化方法。本文经过深入分析，对于集成块设计中的孔道校核、孔道网络连通设计、孔道网络优化设计、元件外形干涉校核、外观布局设计、体积缩减六个关键性典型环节，给出各自的数学模型，并研究出有针对性的实现算法与设计改进方法。设计实例表明，针对液压集成块设计这类工程实际研究对象，本文所采用的设计方法简便有效、准确可靠，能够高度智能化地完成复杂液压系统中阀类元件在阀块体上一系列设计环节的自动实施，诸如布局定位、实时校核下的孔道连通、连通方案的目标评价和布局方案的调改等设计内容和步骤，最终实现布局布孔集成方案的总体优化设计。系统地研究了液压集成块CAM过程的宏观工艺规划、刀具加工路径规划，NC程序编译、虚拟加工环境设计四个方面的技术进行了深入的研究分析，并提出具体的设计方法。其中：重点研究通过动态规划与工序优化相结合的策略进行刀具加工路径规划，该方法能有效地缩短在线加工工时和辅助工时中的空行程时间。在深入分析不同数控系统的异同及NC程序特点的基础上，设计出基于模块化方式的通用化NC程序编译器，该编译器具有能充分地利用设计资源、节省开发成本和降低对技术人员的数控编程方面知识要求等特点，并有利于企业实际生产过程的自动化。在上述研究的基础上，通过Visual C++与ObjectARX开发工具、OpenGL图形接口进行无缝地衔接，成功开发出液压集成块CAD／CAM集成系统。通过考证一系列典型优化问题实例，验证本文所采用方法的有效性和所开发系统的实用性。最后将通过对一个复杂的集成式液压系统实例进行完整的设计，以全面展示系统的总体工作流程与具体实现功能，以及采用智能优化设计手段解决液压集成块设计问题的技术优势及特点。
陈鉴[6]2004年在《基于网络的数控仿真系统研究》文中研究说明本文根据网络化制造环境下数控仿真的需求分析以及网络数控系统(WEB_CNC)的整体需求,研究了网络数控仿真系统的体系结构、仿真关键技术以及系统支撑技术,并实现了基于网络的数控仿真原型系统。论文根据对网络环境下的数控仿真功能特点的分析,提出了适合于网络环境、满足仿真需求的系统结构,对基于网络的数控仿真系统的工作流程进行了研究,确定了系统的技术实现路线。本文针对基于网络的数控仿真提出了用于驱动OpenGL渲染仿真的高效数控代码解析方案,研究了基于图形空间方法与OpenGL高级渲染技术的切削仿真算法,该算法仿真效果真实感强,实现了数控铣削加工过程的叁维图形仿真。在此算法的基础上结合Open Inventor研究了数控加工过程仿真与数控加工设备环境的可视化技术,实现了基于VRML文件的对复杂毛坯的数控加工仿真。此外,结合Open Inventor与ActiveX技术实现了对于远程数控加工的用于Web浏览器的监控仿真控件,实现了基于通用平台与VRML标准文件格式的开放式的远程数控监控仿真。论文根据基于网络的数控仿真系统的网络通信需求,结合套接字和多线程技术,实现了多客户网络通信环境,成功解决了由于多客户并发造成网络通信不畅或者服务器响应不及时的问题。根据本文的研究内容与成果,成功开发了基于网络的数控仿真原形系统,实现了与WEB_CNC系统中其他子系统的成功集成,并且以应用实例验证了设计方案与算法的可行性与正确性。
黄艳群[7]2002年在《基于Agent和特征技术融合的分布式CAPP研究及其在液压机制造中的应用》文中研究说明CAPP是实现制造业自动化的关键技术,尽管经历了近40年的研究,其实用化和商品化仍与应用需求有很大差距。本文在深入分析和总结前人研究成果的基础上,针对液压机主机结构产品的制造特点,提出了基于Agent和特征技术融合的分布式CAPP理论模型和开发模式。实现了液压机CAD/CAPP/CAM信息集成,解决了液压机制造中异种工艺系统的智能化和自动化问题,增强了CAPP的柔性、并行性、可重用性和实用性,使产品能够快速响应市场需求,缩短产品制造周期。各章的主要研究内容如下:第一章系统地分析了制造业面临的严峻挑战,以及液压机快速响应制造的必要性和具体内容,同时深入研究了CAPP的国内外发展现状、存在的问题和发展的方向,并阐明了Agent技术对CAPP研究与开发的适应性,在此基础上,提出了本课题研究的目的、意义和内容。第二章在分析传统液压机设计/制造流程特点及其存在的问题的基础上,提出基于特征建模的液压机CAD/CAPP/CAM信息集成方案;建立了特征定义的形式化模型,提出了面向产品全生命周期的产品特征模型定义;实现了设计特征到工艺特征和加工特征的映射,包括几何映射、语义映射等,从而完成产品的快速工艺规划和数控编程。第叁章提出了面向CAPP的Agent的构造理论和方法;研究了CAPP中Agent的通信接口技术;建立了液压机分布式CAPP的MAS混合式体系结构,并实现了MAS中基于ADO的网络接口技术、基于黑板结构的多Agent间协作技术,建立了液压机分布式CAPP管理Agent(MA)的内部结构及其工作过程模型。第四章提出了融合两种技术的分布式CAPP设计原理、体系结构,建立了分布式CAPP的集成模型、过程模型和功能模型,使CAPP达成内部Agent之间、以及CAPP与外部制造子系统(CAD、CAM)之间的集成与并行;第五章针对不规则的零件排料的问题,提出了构造排料Agent的原理、方法和结构;建立了基于遗传算法零件布局和推理算法模型。第六章在分析液压机机身的焊接装配顺序设计问题的基础上,提出了焊接装配顺序设计Agent的构造方法;建立了装配件工艺设计任务模型、信息描述模型、及零件的空间关系模型;并提出了基于有向图模型的Agent自动装配顺序创成方法,设计了工艺基准计算模型和组建划分规则。第七章对液压机机加工CAPP/CAM进行了系统功能分析,提出相应工艺设计Agent的构造方法;建立了液压机毛坯件加工的CAPP/CAM集成系统;实现了基于叁维CAD平台的数控程序自动生成和加工仿真技术。
赵娇[8]2008年在《数控特殊编程方法研究及编译功能实现》文中研究说明随着加工方法的迅速发展,数控加工已成为机加工的主要方式,各国数控加工水平代表机加工的发展水平,甚至已成为衡量工业发展水平的标准。其中,作为传统数控加工编程语言的数控G代码,形式繁琐,易于出错,编程、查错过程耗时严重,且已不足应对一些特殊零件的加工要求。本文研究了几种数控编程方法与其功能实现方案,在特殊场合应用能够起到简化加工程序、缩短加工编程时间、提高加工效率和增加加工柔性化的作用。论文主要工作包括:1.分析目前国内外的数控加工编程方法的现状,指出传统G代码效率不高,花费大量编程时间,数控程序员要求较高,编程容易出错等问题。将计算机高级语言程序的编译原理应用于数控系统的编译模块中,提出参数化数控编程、宏指令数控编程以及图形数控编程等特殊编程方法。构建了实验平台,测试其实用性。2.以滚齿机为例,分析了滚齿加工的原理及同步控制中刀具轴与工件轴的运动关系,研究了用关键参数的界面输入实现数控系统的自动参数化编程,对其编译的实现方法进行了研究与开发。针对双驱动同步轴的滚齿加工过程,用离散点表征加工连续过程的方法开发了仿真模块,验证同步运动关系的正确性并动态实现滚齿过程。3.从二维数控加工程序的图形化编程特点入手,研究DXF文件的信息提取、图元优化等方法,使DXF图形文件自动生成数控加工程序,实现了AutoCAD与数控系统间数据转换的接口,并通过零件图实例验证了图形编程方法的正确性和有效性。4.从主要数控宏指令的特点入手,分析了宏程序编程的原理,阐述了以扫描法的方式识别宏程序中宏指令并处理的详细步骤,实现了对宏程序的编译要求,开发了并行处理宏指令编译与语法检查的功能,并在典型的双曲线零件加工上加以验证。数控特种编程方法的研究与其编译功能实现,可以让数控程序人员方便灵活地在特定的场合实用适合的方法,从而可在更广和更深的层面满足各种加工方法的需求,方便而高效地提高加工的生成效率与加工柔性。
邓燕丽[9]2013年在《弹箭叁维工艺设计及仿真》文中研究说明随着数字化制造信息技术的不断发展，势必要求企业的制造技术也随之发展，使其实现CAD/CAE/CAPP/CAM一体化。其中，在原有二维CAPP基础上，如何实现叁维CAPP技术已成为许多企业迫切需要解决的问题之一。针对目前大多数商品化的CAPP系统，仍然运行在二维软件平台上，由于二维CAD系统在许多方面存在不足影响了企业的效益和发展，并且数控加在企业的广泛应用，在此情况下，本文提出了弹箭叁维工艺设计及仿真。在分析和研究目前CAPP的基础上，本文提出了叁维CAPP系统的总体框架，构建出系统功能模块的详细设计方案，然后对叁维CAPP系统实现的工艺设计及数据管理进行分析和研究，将工艺和制造前置到设计中去，实现叁维CAPP系统。并且运用数控加工仿真技术实现了弹箭叁维可视化数控加工仿真，提高了加工效率。主要研究工作有:（1）提出了叁维CAPP系统的总体设计方案，并详细介绍了叁维CAPP系统的各功能模块；实现了基于加工特征的弹箭产品叁维工艺设计。（2）利用Pro/TOOLKIT和Visual Studio的MFC类库开发系统应用程序用户界面，完成了叁维零件工序模型的建立、几何信息的提取和非几何信息的添加；完成了基于加工特征的CAPP系统的界面设计、特征的提取与各功能模块的实现；完成了数控管理系统的界面设计及系统各种功能的实现。（3）总结归纳出弹箭领域的专家知识，利用专家系统的开发工具ESDK建立工艺路线知识工程，通过知识的推理，实现智能式工艺设计工艺路线的自动生成。（4）对弹箭产品进行了叁维可视化数控加工仿真，并建立数控管理系统实现了对数控程序与加工参数的管理。本文的研究内容反映了企业的实际需求，有较高的实用价值和推广价值。
吴铁军[10]2005年在《圆柱凸轮CAD/CAM系统的研究与开发》文中认为20世纪70年代末,在机械工程领域,由于计算机的出现和普遍使用,从设计、制造、工艺过程都出现了革命性的变化,其中突出的成果是产生了计算机辅助设计与辅助制造(CAD/CAM)这样一门多学科的、综合性的应用技术,它的应用遍及各个领域。由于CAD/CAM技术具有综合性强、新技术含量高、见效快的优势,能够满足剧烈市场竞争的需要和用户对产品的质量、价格、供货时间、适时服务的要求,所以它已成为当今发展最快的应用技术之一。 本课题是研究圆柱凸轮CAD/CAM系统的开发。它与平面凸轮在运动原理上是不一样的,圆柱凸轮机构通过曲线轮廓或凹槽将旋转运动转化从动件的复杂运动,具有结构紧凑、体积小、刚性好、能传递较大转矩的特性。由于圆柱凸轮机构设计复杂、计算工作量大、轮廓的精度直接影响输出响应以及加工制造比较困难等原因,使应用受到限制。近20年来,国内外对凸轮CAD/CAM技术进行了广泛研究,改进了凸轮轮廓的设计方法和制造技术。为了进一步提高凸轮CAD/CAM技术的通用性和实用性,扩大其功能,提高设计效率,解决凸轮的设计与加工问题,建立了“圆柱凸轮参数化CAD/CAM集成系统”。该系统在Windows操作系统下,通过面向对象编程(OOP)工具Visual Basic 6.0,综合运用动态链接库(D11)技术、COM接口技术和DAO数据库技术对叁维建模软件Solid Works进行二次开发,运用特征建模方法和参数化设计进行圆柱凸轮叁维结构的系统设计。本系统的研究成果为:(1) 根据设计要求,可绘制出圆柱凸轮从动件的位移、速度、加速度曲线图;(2) 能对圆柱凸轮进行压力角校核;(3) 通过Solid Works软件能够建立精确的圆柱凸轮的叁维模型,为有限元分析和动态仿真奠定了基础:(4) 能够将设计结果转换为数控加工代码,为数控加工做好准备。
参考文献：
[1]. 并行化数控编程和加工仿真关键技术的研究与实现[D]. 余湛悦. 南京航空航天大学. 2003
[2]. 面向现代制造的CAD/CAM应用研究[D]. 姜奉祥. 浙江大学. 2004
[3]. 基于STEP-NC的五轴加工刀具路径规划方法研究[D]. 俞武嘉. 浙江大学. 2007
[4]. 多线程并行处理技术在五坐标数控加工仿真中的应用[D]. 方淳. 西北工业大学. 2006
[5]. 液压集成块CAD/CAM集成系统理论与开发技术研究[D]. 刘万辉. 大连理工大学. 2007
[6]. 基于网络的数控仿真系统研究[D]. 陈鉴. 东南大学. 2004
[7]. 基于Agent和特征技术融合的分布式CAPP研究及其在液压机制造中的应用[D]. 黄艳群. 天津大学. 2002
[8]. 数控特殊编程方法研究及编译功能实现[D]. 赵娇. 上海交通大学. 2008
[9]. 弹箭叁维工艺设计及仿真[D]. 邓燕丽. 沈阳理工大学. 2013
[10]. 圆柱凸轮CAD/CAM系统的研究与开发[D]. 吴铁军. 中南林学院. 2005
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