利用计算机辅助制造的加工模拟提高产品加工质量.docx
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1、利用计算机辅助制造的加工模拟提高产品加工质量摘要: 目前南车青岛四方机车车辆股份有限公司制造的高速列车,其许多产品零部件具有形状复杂的空间曲面。为了保证产品良好的运行可靠性,获得符合设计要求的机械加工零部件,在制造中采用了计算机辅助制造加工模拟的方法,并通过控制制造现场运行流程获得了合格的产品质量。关键词:1. 概述 随着高速列车技术的发展,计算机辅助制造在制造业得到了广泛得应用。南车青岛四方机车车辆股份有限公司的制造者通过有效的运用CAD/CAM技术,在加工中心上预先将加工零件的加工轨迹、尺寸和工艺参数以及辅助功能等信息编制成一定格式书写得数控程序,通过刀具轨迹验证提前获得零部件的加工效果。
2、现在刀具轨迹验证的方法很多,最简单的方法是刀具轨迹的显示验证,即将刀位数据的线架图显示出来,检查是否正确。比较复杂一点的方法是采用各种截面法验证,如纵截面法、横截面法及曲截面法等。更复杂的一些的的方法是加工过程的动态仿真验证,在工程中还有用机床试切法来验证的。虽然刀具轨迹的显示验证是比较简单,但是无法知道走刀路线是否正确;用截面法即麻烦又不逼真;机床试切法周期长,成本高,所以他们都不合适。所以选用刀具轨迹的动态仿真非常经济、直观、有效。 2. 刀具轨迹模拟 本文论述的加工轨迹的模拟是建立在以处理列表点的数学理论,B样条曲线逼近,双圆弧拟合为基础上,根据给出的少许任意曲线的型值点,得到其他更多的
3、型值点,从而得到接近理论的曲线,然后在加工轨迹模拟,来验证刀具刀位的正确性。本文以凸轮的曲线型面为例进行说明。 2.1曲线的绘制 根据OpenGL的应用程序中画图的命令,在Opengl中画线的命令有GL_LINES(画简单的线段),GL_LINE_STRIP(画折线),GL_LINE_LOOP(画封闭线)。为了使点的个数正确,刀具轨迹的正确,所以选用命令GL_LINE_STRIP。用数组来定义轮廓点的,在调用时可以一个for 循环来实现,这样便画出了样条曲线。 本文中所使用的程序命令就不详细介绍了。如果有用到的命令,其参考有关参考书,这里就不详细的介绍了。 下一步需要进行的是把一个二维曲线转化
4、为简单的三维实体型。由二维图象转化为三维模型,就是拉伸的作用。通过改变y轴坐标,在重新画出此图形,这样三维图形的上下表面就有了。由于是实体,要填充图形才可以。填充图形可以通过画简单的三角形,四边形来实现。 2.2 三维实体模型的绘制 通过多边形的绘制,在文中形成的是一个上下表面垂直的实体。上下表面可以采用画相连三角形的方法来填充。至于中间实体的实现,可以用相连四边形的方法来实现,从而生成线型三维模型。 2.3动态地画出刀具的运动轨迹 为了计算方便,在这里把刀具的中心作为刀具的轨迹。刀具在加工时,与工件的刀具补偿的大小就是刀具的半径。加工外轮廓时,刀具的轨迹向外延伸一个半径,加工内轮廓时,向内延
5、伸一个半径,反应在数学上就是加上或者减去一个单位法矢与半径的乘积。 动态画刀具轨迹,就是在刀具走到第个点时,要画出前面个点之间的轨迹,即为点与点之间的连线。要想在刀具走过后才开始画,那么就要用到定时器里面的一个变量了。是由定时器控制的一个变量,每一个定时它就+1。这样形成动态刀具轨迹。此步骤在不同的zaxis时会刷新一次,这样会把上次zaxis的轨迹给刷新掉,所以要把刷新掉的图重新画出来。所以还必须有一段重画的辅助程序,并通过一段代码实现的功能是把各个截面的轨迹连接起来,可以逼真的反映刀具的轨迹。形成模拟加工完后的刀具轨迹。如图1所示。 图1模拟加工完后的刀具轨迹和三维实体的模型图。 其中,在
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