基于CATIA V5的数控加工整机模拟技术

数控加工仿真是数控虚拟制造的一个重要环节,基于CATIA V5强大的功能模块,可以通过对数控机床的实体建模、组装和整机模拟,实现数控加工过程的仿真。本文中以立式三轴数控铣床为例,简单讲述三轴机床模型的构建、组装、参数设置和整机模拟的过程。     

虚拟数控铣床加工过程仿真研究*

基于虚拟柔性制造系统,着重从几何仿真的角度对数控铣床模型的建造和加工过程仿真的有关问题进行了研究。在建模过程中重点研究了数控铣床模型的简化、基于OpenGL和Pro/E的格式转换,并在虚拟仿真环境中,根据铣床的构造特点,建立了铣床的虚拟模型;在加工仿真过程中,针对铣床加工过程,对数控铣床的多轴联动机制进行了约束和定义,并对数控代码进行了分解,采用数字脉冲的驱动方式,成功模拟了加工过程的直线和圆弧等常用插补,形成工件轮廓。     

基于UG的五轴数控机床加工仿真

目前多数五轴数控机床仿真系统,一般只提供二维的动画仿真,而且仿真系统的几何造型功能十分有限,零件和机床模型需要在其他CAD软件中进行建模,然后导人数控仿真系统。由于文件格式的转化,零件的CAD模型将会产生误差,降低了仿真精度。该文利用UGCAD／CAM软件造型功能建立五轴数控机床和零件模型,读取数控代码对机床各部件进行三维运动仿真,并对加工过程中机床运动部件之间的干涉及工件过切进行检查,建立干涉实体,为刀具轨迹的修改提供依据,同时免除了文件格式的转化产生的误差。     

五轴机床通用运动学模型的设计

在分析三种典型的五轴机床结构的基础上,运用机构学理论建立一种通用的五轴机床机构学模型,该模型拥有3个平移自由度和4个旋转自由度,同时在工件端和主轴端分别有两个旋转自由度.利用齐次变换矩阵和正向、逆向运动学相结合的方法对模型进行分析,得到五轴NC数据完整的表达式,实现了各种类型的五轴机床NC数据的通用表达,不仅可以将任意坐标系下的刀位数据转换为NC数据,同时实现了任意结构五轴机床之间NC数据的相互转换.该模型的建立不仅使数控系统具备了空间坐标变换的能力,还为开发具有五轴加工功能的高档数控系统打下了统一的空间运动学基础.     

基于嵌入式运动控制器的数控铣床研究

本文研究了运动控制器应用于铣床数控改造的应用方法.首先介绍了数控系统的工作过程,然后重点分析了其硬件组成与软件设计,并通过试验实现了数控代码的预期功能,表明该通用嵌入式的运动控制器应用于经济型数控机床改造是可行的,具有广阔的前景.     

基于MBTY的水下航行体控制系统的建模与仿真

水下航行体运动控制系统复杂,研制难度较大,利用三轴转台和MBTY软件对其进行建模及仿真研究是该文的主要目的。文中首先简要介绍了MBTY软件和三轴运动模拟转台,描述了水下航行体的动力学和运动学数学模型,给出了水下航行体控制系统的数学模型,并建立了相应的MBTY仿真图形模型,最后介绍了仿真过程和仿真结果。结果表明,利用“MBTY＋三轴转台”的模式进行运动控制系统的仿真,数据接口灵活、开放;通用和专业模块丰富;无需进行大量软硬件的开发,与“dSPACE＋Matlab／Simulink（或MATRIXx）＋三轴转台”的仿真模式相比具有一定的优势。     

6自由度喷涂机器人的运动学分析与仿真

运用回转变换张量法建立了6自由度喷涂机器人的运动学模型,并利用消元法简化了运动学逆解的求解过程,得出了较为简易的解析解.利用ADAMS软件建立了机器人的虚拟样机模型,并进行运动仿真分析,不仅证明了运动学模型的正确性,也为后续研究奠定了基础.     

基于柴油机虚拟样机的动力学仿真研究

通过对柴油机部件装配进行机构运动学和动力学仿真,能为柴油机的结构和性能优化提供依据。该文基于虚拟样机技术及其支撵软件VN4D和Pro／E,对12VPA6柴油机的曲轴-连杆-活塞机构进行了运动学、动力学仿真研究。首先,运用三维建模软件Pro／E,建立了12VPA6型柴油机曲轴-连杆-活塞机构的虚拟样机模型,然后将模型导入仿真软件VN4D中,对曲轴-连杆-活塞运动件进行了运动学和动力学仿真。通过计算机对柴油机虚拟样机的仿真运行,获取了仿真模型的运动学、动力学特性数据,得到了与理论分析相吻合的结果,为进一步对该型柴油机曲轴-连杆-活塞机构进行有限元分析奠定了基础。     

内旋三轴转台框架系统建模

对转台三个框架系统的坐标系进行了定义 ,对转台框架系统的动力学进行了分析 ,建立了三轴转台框架运动的运动学和动力学模型。该模型可以用于转台控制系统设计和分析。     

端面圆柱凸轮的数控加工

端面圆柱凸轮是一种特殊的圆柱凸轮,在机械设备中得到了广泛的应用。圆柱凸轮的加工一般在带有回转轴的四轴数控铣床进行,但也可采用三坐标数控铣床进行加工。该文就介绍了综合使用Pro/ENGINEER软件和MasterCAM软件,在三坐标数控铣床上完成端面圆柱凸轮三维建模和数控加工编程的一般过程和基本方法。     

通用RTCP算法的研究与设计

由于旋转运动的影响,五轴加工时会产生非线性运动误差.RTCP(旋转刀具中心点)功能可使数控系统自动对控制轴进行实时线性补偿,从而保证插补点始终位于编程轨迹上.在深入分析五轴机床运动结构的基础上,设计一种集成了RTCP功能的插补算法,并给出了算法的理论误差分析以及仿真实验结果.实验结果表明该算法可以有效减小非线性误差,且简单易行,还能充分满足实时性要求,可广泛应用于现代CNC系统中.     

Machine models and tool motions for simulating five-axis machining

This paper presents a method of determining the tool motion of a five-axis machine. The method is motivated by the imprint point method, where points on the machined surface are computed based on the tool position and tool motion. While simple linear motion can be used as a coarse approximation to this motion, this paper looks at more accurate models of tool motion based on machine kinematics that can be generalized and applied to any CNC machine with one tool head. A kinematic chain is created by decomposing the linear motion of a machine’s translational and rotational axes into parameterized affine transformations, and a hierarchical model of the machine combines the transformations to provide an accurate model of machine motion.     

虚拟环境中微机械拟实组装的运动学描述

微机械的组装包括：部件制作,部件对准和部件焊接 ３个过程．本文针对微机械组装中最重要对准过程,给出了虚拟环境中拟实组装细化的操作 步骤及相应的运动学描述．同时,面向微机械拟实运行,给出了焊接过程的运动学描述．建 立了虚拟现实实验平台,并在此平台上完成了一个作为虚拟环境中微马达转子与定子拟实组 装简化例子的轴孔配合拟实组装实验．初步验证了本文所给出的虚拟环境中拟实组装运动学 描述的正确性．     

关节臂式坐标测量机的虚拟样机模型及仿真

基于虚拟样机技术对六自由度关节臂式坐标测量机的测量空间进行研究和仿真,建立了六自由度关节臂式坐标测量机的测量运动学数学模型和虚拟样机模型。在建立起虚拟样机模型之后用图解法对其进行了检验,并将得到的虚拟样机模型与运动学数学模型进行比较验证,结果表明虚拟样机模型能够准确地反映测头位姿,方便有效地进行整个测量空间的运动仿真。正确的虚拟样机模型与测量运动学模型是研究测量机的误差空间分布的必要环节,为下一步工作奠定了研究基础。     

轮式移动机器人与地形交互运动仿真研究

分析了轮式移动机器人（WMR）在不平坦的三维地形上运动的运动学模型,利用速度投影法,得到了一种WMR运动模型的新的形式。基于虚拟现实技术,利用VC + +OpenGL实现了WMR虚拟漫游系统。该系统具有较强的交互性和实时性,为星球探测机器人虚拟导航、遥操作提供了验证平台。     

基于Linux平台的数控虚拟机系统

概述了开放式数控系统，尤其是开放式软数控的发展现状与特点；分析和构建了基于数控虚拟机的开放式数控系统的体系结构，介绍了此系统中的软／硬件结构；在对具有代表性的操作系统进行了研究与比较之后，选择了Linux作为此系统的软件开发平台；最后根据Linux内核的结构特点，重新划分了传统用户模式下运行的数控软件体系，建立了包含实时控制层和数控应用层的双层模型，就其中的关键性技术问题进行了探讨和分析，明晰了该虚拟机在Linux下的具体实现方法。     

Dimensional and geometrical errors of three-axis CNC milling machines in a virtual machining system

Virtual machining systems are applying computers and different types of software in manufacturing and production in order to simulate and model errors of real environment in virtual reality systems. Many errors of CNC machine tools have an effect on the accuracy and repeatability of part manufacturing. Some of these errors can be reduced by controlling the machining process and environmental parameters. However geometrical errors which have a big portion of total error need more attention. In this paper a virtual machining system which simulates the dimensional and geometrical errors of real three-axis milling machining operations is described. The system can read the machining codes of parts and enforce 21 errors associated with linear and rotational motion axes in order to generate new codes to represent the actual machining operation. In order to validate the system free form profiles and surfaces of virtual and real machined parts are compared in order to present the reliability and accuracy of the software.     

基于XNA的采煤机3DVR远程监控系统研究

在采煤机的远程监控过程中,为了真实再现采煤机的工作状态,使远程操作人员对采煤机进行可靠控制,基于三维虚拟现实(3DVR)技术,在XNA平台上开发了采煤机3DVR平台。介绍了系统的总体结构,研究了虚拟机的几何建模和运动学建模以及基于XNA的程序开发框架,并以采煤机沿工作面方向位置的真实再现为例分析了虚拟机的数据驱动技术,提出构建虚拟控制面板进行远程控制。西安煤矿机械厂的试验表明:3DVR平台成功地实现了可视化的采煤机远程控制,有助于提高煤矿开采的安全和可靠性。     

一种快速直线脉冲增量插补算法

提出了一种应用于数控加工的快速空间直线脉冲增量插补算法。该算法在插补过程中只进行整数运算,每次插补计算可以得到两个进给步的三坐标轴进给脉冲增量。提高了直线插补的运算效率,而误差小于0. 707个脉冲当量。