虚拟切削加工系统设计与实现.docVIP

虚拟切削加工系统的设计与实现 摘 要：虚拟制造是近年出现的一种先进制造技术，虚拟切削加工在虚拟制造中占有重要地位。为了提供虚拟的加工环境和验证工艺设计的正确性，对切削加工过程的计算机仿真方法进行了研究，以osg作为图形支持系统，用vc++开发了切削加工仿真系统。该系统实现了对毛坯切割的仿真，可对刀具运动切割情况进行实时监控，较好的再现了加工中毛坯的成型过程。 关键词：虚拟切削；仿真；实体造型; osg; visual c++ 【abstract】virtual manufacturing is an advanced manufacturing technology in recent years, and the virtual cutting plays an important role in virtual manufacturing. in order to provide the virtual processing environment and validate the process design, we have studied computer simulation of the cutting process with osg 3d rendering engine and visual c++. the system implements the simulation of rough-cut and reproduces the molding process for rough machining. and we also can monitor cutting tool movement in real time. 【key words】virtual cutting; simulation; solid modeling; osg; visual c++ 0 引 言 在切削加工过程中，人们常用试切法验证加工过程的合理性，由于产品向小批量、多样化发展，该方法已不能满足企业降低成本、缩短生产周期的需要。随着计算机可视化技术和动画技术的发展，人们提出了仿真的概念。通过仿真来检查加工中可能出现的碰撞、干涉危险，分析零件的可加工性和工序的合理性。 在3d图形系统开发中，osg (open scene graph)是一个很重要的支持工具。目前大多数的仿真研究的工作重点都集中在平面机构的运动仿真上，没有体现其强大的三维空间仿真功能。 基于上述情况，本文开发了一种基于osg三维图形引擎的新的切削算法，对切削加工过程进行了三维动画仿真。 1 国内外虚拟制造相关技术发展状况 目前很多发达国家已经对虚拟制造技术进行深入研究。在美国已形成了由政府、产业界、大学组成的多层次、多方位的综合研究开发力量。由政府支持的研究项目主要有:team(technologies enabling agile manufacturing, dept. of energy)、namt(national advanced manufacuring testbed)、sima(advanced manufacturing systemsand networking testbed)。 在欧洲，许多大学和研究机构通过相互间的合作并联合企业进行虚拟制造技术的研究工作,例如:由bath 大学进行的a vi rtual workshop for design bymanufacturing 研究、由herriot watt 大学进行的virual manufacturing group研究等[1]。 国内在此方面的研究刚刚起步,主要集中在以下三个方面: (1)产品虚拟设计技术 主要包括虚拟产品开发平台、虚拟测试、虚拟装配以及机床、模具的虚拟设计实现等。其中清华大学利用美国国家仪器公司的labview 开发平台实现了锁相电路的虚拟。 (2)产品虚拟制造技术 主要包括材料热加工工艺模拟、 加工过程仿真、板材成型模拟、模具制造仿真等。 (3)虚拟制造系统 主要包括虚拟制造技术的体系结构、 技术支持、开发策略等。其中提出了比较成熟的思想并可能实现的是由上海同济大学张曙教授提出的分散网络化生产系统和西安交通大学谢友柏院士组建的异地网络化研究中心。 2 osg三维图形开发环境 openscenegraph（简称osg）使用opengl技术开发，是一套基于c++平台的应用程序接口（api），它让程序员能够更加快速、便捷地创建高性能、跨平台的交互式图形程序。它作为中间件（middleware）为应用软件提供了各种高级渲染特性，io，以及空间结构组织函数；而更低层次的opengl 硬件抽象层（hal）实现了底层硬件显示的驱动[2]。 从系统开发人员的角度看，相