gsk928数控车削仿真系统的研究与开发nc代码插补功能的设计开题报告-毕业论文.doc

开题报告

课 题 名 称： 数控车削仿真系统的开发与研究

学 生 姓 名：
指 导 教 师：
所 在 学 院： 机电工程学院
专 业 名 称： 机械设计制造及其自动化

说 明
1．根据《学院毕业设计(论文)管理规定》，学生必须撰写《毕业设计（论文）开题报告》，由指导教师签署意见、教研室审查，学院教学院长批准后实施。
2．开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。
3．毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。
4．本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。
5. 课题类型填：工程设计类；理论研究类；应用（实验）研究类；软件设计类；其它。
6、课题来源填：教师科研；社会生产实践；教学；其它

课题
名称
GSK928数控车削模拟仿真系统的研究与开发
课题来源
教师科研
课题类型
软件工程
选题的背景及意义

随者我国工业化程度的加深，产业结构的优化升级，生产制造的自动化程度越来越高。因此，数控技术已成为当前工业生产领域的一大主流。但是，在培养合格的数控技术工人方面存在着重要问题：一方面，培养的对象多，另一方面，设备资金方面是一个很大的负担。还有一个问题是数控本身操作容易，编程难。因此，开发出仿真软件可以很好的解决以上两个比较突出的问题。
传统技术里，数控程序的检验一般都用试切法，这种方法给生产带来一定的损失。而仿真，从工程角度来看，就是通过对系统模型的实验研究一个已有或设计出的系统。数控加工仿真研究包含几何仿真和物理仿真。几何仿真的主要目的就是检验程序的正确性。物理仿真主要目的是在保证程序正确运行的情况下，消除因切削变形引起的加工误差。这种方法可以在不消耗实际材料，不需要实际机床的情况下，对零件切削过程进行模拟和检验。这样，缩短了研制周期，降低成本，提高产品质量。所以，数控模拟系统在生产、教学和培训新员工上面有着重要的实际意义。
研究内容拟解决的主要问题

由于车刀对零件的加工主要涉及到圆柱面、圆锥面、螺纹、端面、切槽、切断等表面加工，但是无论加工什么样的零件，工件均以回转运动为主运动，刀具作直线运动、圆弧运动和其它轨迹运动。因此，二维图形仿真能够模拟实际机床的加工过程并检验数控程序。本文选用了简单的二维图形仿真，其主要内容包含：（1）用二维图形模拟实心或空心毛坯；（2）提供七种常用刀具，并通过背景色透明处理以实现双边车削；（3）着重解决了译码、插补、加工程序段连续执行的关键技术问题。
系统关键技术包括：译码、快速定位、插补、系统各部分的动态实现、程序段连续执行的实现这五个方面。本文按照这五个问题将本系统分为五个模块。
主要解决问题：数控模拟仿真软件面板的制作，并通过VB编写相关程序进而实现插补功能。
研究方法技术路线

（1）译码，就是将数控标准程序转换为CNC系统内部能够识别的数据的过程。译码有解释和编译两种形式，解释方式为边插补边译码，而编译则是将所有程序转换成所谓的目标程序，存储在系统里以便调用。但本系统采用解释方式，虽然较编译方式来说占用内存少，可是会出现停顿和过切的错误。另外，译码时程序会按照几何的、工艺的、开关功能三种类型来分类，分别进行译码。
（2）快速定位的特点是从一点移动到另一点，但是对它的运动轨迹不作任何要求。由于这种特性，本系统将按坐标轴移动分为X、Z轴两大方向。若指令要求刀具单向移动，则只有一个方向上的运动指令有效；若指令要求刀具按照某一个斜线移动，则两方向移动指令均有效。这样就完成了快速移动功能。
（3）插补是数据密化的过程。实际加工中，我们没有必要也不可能严格地按照工件的实际外轮廓形状加工出工件来。没有必要是因为，当我们得到符合一定粗糙度要求和准确度要求的工件时，我们就没有必要再得到完全符合轮廓的工件了。没有可能是因为，当前的技术、所用的设备等其它因素都是无法得到完美轮廓的原因。由此说来，插补技术是非常重要的技术。随着技术水平的提高，现在有两类插补算法：一是脉冲增量插补算法，一种是数据采样插补算法。本文采用的逐点比较属于前者。
（4）图形与动画处理方面。对于毛坯，将图片框的Drawmode属性设置为“异或“，用方法绘制外径矩形和内径矩形，通过判断内径是否为零，实现对工件实心、空心的模拟。实时动画方面，采用简单的动画法，即“绘制--清除--重画”的方法。但是清除环节容易造成动画过程中出现屏幕闪烁。工件动画方面，通过设置用户控件实现。首先，定义Backstyle为透明的控件；其次，通过设置Maskcolor为刀具图片背景以用来告诉系统中哪种颜色被裁剪掉；接着，控件属性设置为与属性一致的刀具图片；保留并调用此控件，即可实现动画功能。
（5）程序段的连续执行是依靠定时器周期性触发自动加工模块，而自动加工模块只有在循环启动按钮有效时才转到下一个程序段，这样，就能达到连续自动加工的目的。其主要组成为定时器、循环启动按钮、自动加工模块。
研究的总体安排和进度计划

论文提纲：
（1）论述该设计题目提出的背景、意义。
（2）构建该系统各个功能模块及实现各个功能的程序设计。
（3）阐明该系统各个关键技术的实现方法。
（4）用该系统仿真数个典型工件的加工过程。
（5）对该设计题目发展前景的展望和对该系统缺陷的分析总结。
（6）谢辞及参考文章和数目。

进度安排：
第1、2周 了解数控车床的工作原理，数控面板的操作；了解各个主要组成部分及其功能；熟悉数控编程指令。

第3、4周 了解VB编程语言；熟悉VB操作环境。

第5、6周 熟悉VB编程语言；深入了解VB中各个相关工具的运用。

第7、8周 用VB相关工具制作数控车床的面板；深刻了解面板上各个功能。

第9、10周 编写各个按钮、控件的程序代码；逐步实现具体功能。

第11、12周 完善代码；完善各个部分功能；调试代码。

第13、14周 逐一检查操作面板所实现的功能；编写并完善系统使用手册；初步编写论文。

第15、16周 完善论文；检查相应代码；熟悉本系统。
主要参考
文献
[1] 葛研军.虚拟数控车削加工系统研究[M].东北大学博士论文，1998，12.
[2] 赵继政，魏生民，杨彭基.数控加工的图形仿真与验证技术研究[N].西北工业大学学报，1998， 11.
[3] 韩向利，袁哲俊，肖田元，温秀梅.直线与刀具扫描体求交算法及其应用研究[P].计算机辅助设计与图形学报，1997， 2.
[4] 唐泽圣，周嘉玉，李新友.计算机图形学基础[M].清华大学出版社，1995，12.
[5] 王玲，王晓春.实用数控与编程技术[M].国防工业出版社，1993，10.
[6] 李浙昆，樊瑜瑾.零件加工轨迹计算机仿真[M].机械设计与研究，1999，3.
[7] 郑堤，张建，王春海，陈廉清.数控机床与编程[M].机械工业出版社，2005，8.
[8] 刘书华.数控机床与编程[M].机械工业出版社，2001.
[9] 魏志强.车削加工数控自动编程及数控程序仿真系统的研究[R].哈尔滨工业大学硕士论文1995, 3.
[10] 杨合明.数控加工过程仿真[A].华中理工大学博士论文，1994.
[11] 高华，李进京.基于VB的数控加工图形仿真[M].农机化研究，2005，1.
[12] 李春葆，刘圣才，张植民.Visual Basic程序设计[M].北京:清华大学出版社，2005.
[13] 牛又奇，孙建国.新编Visual Basic程序设计教程[M].苏州大学出版社，2003，4.
[14] 张翠华，李进京，陈兴.数控仿真系统技术的研究现状[N].山东农机，2005，7.
[15] 严爱珍.机床数控原理与系统[M].机械工业出版社，1999.
[16] 原彬.数控车削加工仿真系统的研究与实现（硕士学位论文）[D].大连铁道学院，2002.
[17] 郑爱军.关于数控编程与仿真系统的探讨[N].黑龙江纺织，2000，1.
[18] 谢明红.基于PC的数控系统编译及图形仿真研究[A].现代制造工程，2003，3.
[19] 赵瑾，周来水，张臣，余湛悦.数控仿真中的实时碰撞检测算法的研究[C].计算机工程与应用，2005，10.
[20] 张建钢，胡大泽.数控技术[M].华中科技大学出版社，2000， 1.
[21] 章富元，方江龙，汤季安.对我国数控技术发展的思考[A].中国机械工程，2001，5.
[22] 任玉田，焦振学，王宏甫.机床计算机数字控制技术[C].北京理工大学出版社，1996，1.
[23] 孟凡力.数控车削几何仿真系统研究[D].大连铁道学院工学硕士学位论文，2003.
[24] 朱晓春.数控技术[M].机械工业出版社，2001，7.

指导教师
意 见

指导教师签名：
年 月 日
教研室意见
学院意见

教研室主任签名：
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教学院长签名：
年 月 日