基于STEP-NC的数控加工仿真技术

阐述了STEP-NC相对传统数据接口的优点,STEP-NC的数据模型以及程序结构,研究了STEP-NC关键技术,并且给出了STEP-NC数控程序在实际CAM系统中进行加工仿真的方法,最后通过实例实现了CAD/CAM的集成.     

基于STEP-NC数控系统的译码模块及坐标问题

针对STEP-NC的数据模型和面向对象的编程特征,运用模块化软件设计思想,建立译码模块的四个功能子模块.①输入子模块负责解析STEP-NC程序,设计专门的数据结构用来存储程序行实体信息.②识别子模块识别加工程序中的各种实体,提出特定的识别顺序以保证识别准确度.③建模子模块根据实体类型,通过实体映射的方法建立相应的C 类库模型.④路径规划子模块根据模型参数规划加工路径,并给出其工作过程.路径规划涉及的一个复杂问题就是坐标转换.对STEP-NC标准中坐标的层次结构进行了归纳,对路径规划过程中的坐标参照原则进行了详细介绍.通过一个基于STEP-NC接口的三维铣削仿真系统的仿真试验,生成可视的刀具路径,证明路径规划的正确性.最后将译码模块移植到开放式数控系统中,通过实际的加工试验验证译码模块的有效性和正确性.     

基于STEP-NC的数控车削系统的加工工艺参数优化

以STEP-NC的具体车削特征为研究对象,参照以基于STEP-NC的数控车削系统的加工工艺参数的实例,根据零件的设计要求和使用特点,综合数控车床的使用性能等数据库,分析了车床系统的优化参数和优化函数,采用软件编程开发了一种基于STEP-NC的数控车削系统的加工工艺参数优化模块.经过该模块优化后的加工工艺参数与原工艺参数相比,表明新生成的加工工艺参数使得单件加工生产成本降低、生产时间缩短、生产效益增加.     

面向AP238的刀具路径生成器研究

为使STEP-NC程序能被CNC所识别,对基于STEP-NC解释器和PMAC卡两大核心模块的AP238刀具路径生成系统进行了深入探究。通过VC高级语言,利用STEP-NC解释器,编辑PMAC提供的计算机底层驱动程序和接口函数,将上位机STEP-NC解释器生成的数据与PMAC卡伺服驱动器建立关联,生成加工程序中工步定义的各种加工特征的刀具运动轨迹来驱动机床的刀具运动。STEP-NC解释器读取STEP-NC加工程序,过滤出刀具的类型、直径、坐标等数据信息存储到指定的刀具路径生成器中,生成加工程序中工步定义的各种加工特征的刀具运动轨迹,并利用AP238刀具路径生成器生成零件的刀具轨迹。面向AP238的刀具路径生成器具有良好的模块化特性,通用性强,效率高。它将STEP-NC加工程序释译成数控机床可识别的刀具轨迹信息,并生成每一加工特征的刀具轨迹,为STEP-NC加工程序能被CNC系统识别提供可靠保证。     

基于STEP-NC的数控铣削系统解释器的研究

STEP-NC(ISO14649)是STEP标准(ISO10303)在CNC领域的扩展.STEP-NC重新规定了CAX(如CAD、CAM、CAPP、CAE、ERP)与CNC之间的接口,消除了CAX与CNC系统之间的信息流瓶颈,提高了CNC的智能水平.分析了STEP-NC数据结构和文件格式,建立了文件信息提取的映射规则,并采用树结构更清楚地展示文件信息.基于上述方法实现了解释器的各模块关键设计,利用OpenGL完成了加工仿真,并以STEP-NC标准草案的实例加以仿真验证.     

基于SCHEMA的STEP-NC数控编程系统研究

基于新的STEP-NC数控接口标准,对STEP-NC的SCHEMA进行解析,研究STEP-NC数控程序的生成方法。分析和研究了STEP-NC数控程序,探讨Part21文件的格式和部分关键信息的生成方法,研究SCHEMA到STEP-NC数控程序的映射方法。基于SCHEMA开发了STEP-NC数控编程系统,该系统采用开放式模块设计,分为信息提取与特征识别模块、工艺规划模块、STEP-NC文件生成模块。该系统可进行自动特征识别,经人机交互方式进行工艺规划,最终生成STEP-NC数控程序。     

STEP-NC数控系统若干关键实现技术研究

为解决目前数控机床使用G代码所带来的诸多问题,提出了建立STEP-NC数控系统的方案.整个方案分为控制软件和硬件两部分.控制软件采用模块化设计,分为译码模块、人机接口、任务协调器、轴组和轴模块.译码模块针对STEP-NC加工程序面向对象的特点,将加工特征规划为加工单元路径集合.其他模块根据单元路径以有限状态机为行为模型,最终控制伺服系统实现加工.硬件部分采用开放式体系结构和不同厂商的产品,通过串行实时通讯系统总线连接到一起.经过加工试验,实现了规定的加工特征,证明译码模块工作正确,数控系统稳定可靠.     

STEP-NC数控解释器的实现

建立了基于SDAI的STEP-NC解释器模型,整个系统由词法分析模块、实体实例的创建模块、加工程序信息提取模块和加工程序信息内容显示模块组成.开发了信息提取原型系统,通过实例验证该系统能够识别STEP-NC数控程序,显示零件几何实体.     

面向STEP-NC的特征CAD/CAPP系统

将特征建模技术与STEP及STEP-NC标准相结合,为实现CAD/CAPP/CAM及CNC的集成,探索了一条有效的途径。建立基于STEP AP224的特征模型,它包含工艺设计所需要的产品管理、材料、精度等信息。另外,将特征与加工方法链相对应,并建立相应的数据库,同时讨论了工步排序的若干规则。在Pro/ENGINEER软件平台上,实现了CAD/CAPP/CAM高层次的集成。以三轴数控加工的棱柱体零件为例,阐述了工步的产生以及排序,最终生成符合STEP-NC标准的加工文件。     

应用STEP-NC实现智能加工特征信息处理

STEP-NC具有工步特征,因而可用于实现智能数控加工.应用STEP-NC的数据结构特点,研究了基于STEP-NC工步特征的工艺设计中的关键技术,包括几何信息转换,特征信息提取,工艺设计,STEP-NC文件生成等.特别是对AP203文件的词法分析,以及AP203与几何信息库之间的数据互操作开展了具体研究.所设计开发的面向智能加工的工艺设计系统表明,应用STEP-NC可以实现CAD/CAM之间信息集成和互操作.     

机器人制造陶瓷原型系统的研究

提出了采用工业机器人快速制造陶瓷熔射原型的方法。利用建立的数字化检测平台,测试机器人的点位置重复精度、直线轨迹位置精度和轨迹重复精度,找到其精度特性;建立NC代码与机器人代码的转换公式,得到了生成合适的机器人铣削路径代码的算法和CAM软件;根据机器人的精度特性和合适的加工路径,实际加工了用于熔射制模的陶瓷型熔射原型,验证了机器人制造系统的可行性。     

基于STEP-NC的CAD/CAPP/CAM/NC集成系统研究

介绍以ISO14649中STEP-NC为基础的集产品设计、工艺设计、加工制造为一体的新CAD/CAPP/CAM/NC体系结构,研究联结产品设计和STEP-NC加工制造的工艺设计步骤,着重分析设计特征和制造特征的转换、制造特征分解、零件工艺信息模型及制造特征排序的机制。在Pro/E设计特征系统的支持下先进行CAD设计,然后通过Pro/TOOLK IT提取制造特征,建立零件工艺信息模型,再根据特征组工艺库、知识库和制造资源库对工艺方案进行整理,最后生成STEP-NC文件。     

基于制造特征的高速加工CAD/CAM/CNC的集成

论述了基于制造特征的高速加工技术，分析了目前普通数控加工中CAD/CAM/CNC系统信息集成的缺陷，针对高速加工提出了CAD/CAM/CNC集成解决方案，并给出具体的加工实例，生成STEP-NC数控程序。     

支持STEP-NC和ISO6983双重标准的开放式数控系统原型设计

采用"PC+运动控制卡"开放式数控系统模式,通过分析STEP-NC的数据模型特点,利用VC++、OpenGL图形库等工具,开发出支持STEP-NC和ISO6983双重标准的开放式数控系统原型。加工实例表明:该系统不但具备传统数控系统G代码解释功能,而且具有对STEP-NC向G代码数据转换功能,为CAD/CAM/CNC一体化奠定了基础。     

机器人模具抛光系统中抛光工具位姿研究

为了弥补抛光机器人通过示教方式采集抛光点的不足,充分利用了模具数控加工在路径规划方面的功能,生成模具加工表面刀位点,编写算法提取在UG NX 7.5的CAM模块上生成的模具加工数控刀位数据,并在这些数据的基础之上,设计了工业机器人抛光工具的位姿算法。     

Mastercam在模具CAD/CAM一体化中的应用

以电子词典面壳的模具设计及制造为例,通过设置较为合理地刀具路径、加工工艺参数以及后处理,实现了Mastercam在模具CAD/CAM一体化中的应用。研究表明,基于Mastercam的设计模块和仿真模块,可以较好的实现模具CAD/CAM的一体化,提高模具的设计水平和加工质量,缩短开发周期。     

基于STEP-NC的自由曲面刀具路径生成术的研究

在详细地分析了STEP-NC程序相对于G/M代码差异及优越性的基础上,深入地对基于STEP-NC的CNC系统中关键技术——刀具路径生成技术进行了研究。本文以自由曲面为例,首先分析了自由曲面如何在STEP-NC程序的表述,然后从STEP-NC程序中提取有用的信息自动生成刀具路径,最后采用仿真来验证该方法的正确性。     

STEP-NC数控加工程序信息提取系统的研究

首先分析了STEP-NC数据模型和加工程序结构.参照标准数据存取接口迟联编思想,给出信息提取系统的结构模型,具体解释了模型中的模型实体创建、词法分析、实体实例匹配,以及特征重构和信息分类模块的原理和实现方法,基于上述方法,实现了对STEP-NC数控加工程序信息提取的实验原型系统.通过实例证明了该系统的有效性.     

STEP-NC数控系统人机界面软件设计与实现

为满足STEP-NC数控系统研究需要,在研究STEP-NC信息模型、程序结构基础上,首先提出STEP-NC数控系统人机界面(MMI)软件的过程模型,并阐述各组成模块的功能。随后针对STEP-NC数控系统MMI实现的关键问题,设计并实现了信息提取、数据显示、路径生成、切削仿真及G代码生成等功能模块。并通过STEP-NC标准的一个测试件实例验证本软件的正确性及有效性。     

新型STEP-NC数控加工方式

STEP-NC是一种遵从STEP标准的新型数控机床编程接口。文中在分析STEP-NC研究现状的基础上给出了一种基于STEP-NC的数控系统结构模型,比较了传统数控图形编程系统和基于STEP-NC的数控图形编程系统主流程之间的差异,分析了STEP-NC数控加工方式的发展趋势,指出STEP-NC数控加工方式具有优异的开放性、智能性、高效性与网络化特征。