數(shù)控車(chē)床仿真軟件設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

1、<p>　一、本課題問(wèn)題定義數(shù)控機(jī)床已經(jīng)成為制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)設(shè)備。隨著數(shù)控加工在我國(guó)機(jī)械制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，也出現(xiàn)一些有待解決的問(wèn)題。1.數(shù)控加工設(shè)備操作者的培訓(xùn)受客觀因素所限，無(wú)法大規(guī)模開(kāi)展。在傳統(tǒng)的數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用培訓(xùn)中，數(shù)控原理部分的講授比較空洞、不直觀，影響學(xué)員理解與接受；而數(shù)控編程和操作的有效培訓(xùn)必須在實(shí)際機(jī)床上進(jìn)行，既占用了設(shè)備加工時(shí)間，又具有風(fēng)險(xiǎn)，培訓(xùn)中的誤操作經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致昂貴設(shè)備的損壞。2

2、.NC程序作為數(shù)控加工的信息載體，其正確與否直接影響零件的加工質(zhì)量。而目前我國(guó)實(shí)際生產(chǎn)使用中，由于使用大量缺乏NC程序模擬仿真功能的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控設(shè)備，故在NC程序投入正式加工之前通常采用機(jī)床空運(yùn)行和樣件試切來(lái)完成NC程序的校驗(yàn)。該方法加工準(zhǔn)備周期長(zhǎng)，生產(chǎn)成本高，難以實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的高效率，不利于單件小批量生產(chǎn)間的快速轉(zhuǎn)換。隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，尤其是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和理念的發(fā)展，產(chǎn)生了可以模擬實(shí)際數(shù)控設(shè)備加工環(huán)境及其工作狀態(tài)的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。用數(shù)

3、控計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)進(jìn)行初步培訓(xùn)，可以利用學(xué)校微機(jī)機(jī)房的大量計(jì)算機(jī)，不但減少了對(duì)實(shí)際數(shù)控設(shè)備的占用，使培訓(xùn)能夠大規(guī)模的開(kāi)展，而且由于仿真系統(tǒng)具有</p><p>　二、本課題可行性研究目前國(guó)外制造業(yè)對(duì)計(jì)算機(jī)仿真這類(lèi)問(wèn)題研究主要集中在比較高端的領(lǐng)域，其發(fā)展趨勢(shì)是網(wǎng)絡(luò)化、通用化、協(xié)作化、集成化，自動(dòng)化等，比較適合于國(guó)外發(fā)達(dá)的計(jì)算機(jī)與數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)。而國(guó)內(nèi)最重要的是數(shù)控技術(shù)的普及與推廣、應(yīng)用，只有打好這一基礎(chǔ)才能更好的向高端

4、發(fā)展，這就是本課題的著眼點(diǎn)。數(shù)控車(chē)床是數(shù)控設(shè)備中的典型代表，數(shù)控車(chē)削加工在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用較為廣泛，而且經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床和經(jīng)過(guò)數(shù)控改造的通用車(chē)床在我國(guó)比較普及，故選擇數(shù)控車(chē)床作為研究對(duì)象，探討利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)實(shí)現(xiàn)其技術(shù)原理演示、NC程序編輯、模擬仿真切削及校驗(yàn)等的技術(shù)問(wèn)題。由于Windows操作系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，開(kāi)發(fā)平臺(tái)功能較強(qiáng)，決定以Windows 98/2000和Windows XP作為軟件開(kāi)發(fā)和運(yùn)行的操作系統(tǒng)，并采用Microso

5、ft公司支持可視化編程和面向?qū)ο蠹夹g(shù)的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)Visual Basic 6.0。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有部分?jǐn)?shù)控仿真軟件的使用與分析，考慮本人實(shí)際的計(jì)算機(jī)編程能力，完成本設(shè)計(jì)有待解決或可能存在的主要問(wèn)題以及解決思路如下：對(duì)輸入的NC程序進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別并模擬其在實(shí)際數(shù)控設(shè)備中的編譯及處理過(guò)程。準(zhǔn)備采用建立包含標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控</p><p>　三、本課題需求分析具體分析可知本軟件設(shè)計(jì)所需要的主要功能有：數(shù)控插補(bǔ)原理的演示，幫助學(xué)員掌握

6、數(shù)控設(shè)備的工作原理與方式；NC程序的編輯、修改、調(diào)試以及跟蹤執(zhí)行，為缺乏NC程序編寫(xiě)界面的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床和經(jīng)過(guò)數(shù)控改造的通用車(chē)床提供一個(gè)方便的處理平臺(tái)；數(shù)控設(shè)備模擬試驗(yàn)平臺(tái)，解決培訓(xùn)機(jī)構(gòu)教學(xué)設(shè)備不足的矛盾；模擬環(huán)境下的首件試切加工，降低生產(chǎn)成本。</p><p>　四、本課題總體設(shè)計(jì)根據(jù)以上功能要求，設(shè)計(jì)軟件總體框架，見(jiàn)下圖：軟件主要包括兩個(gè)模塊：數(shù)控插補(bǔ)演示模塊和數(shù)控車(chē)床仿真加工模塊。數(shù)控插補(bǔ)演示模塊用于多媒體

7、輔助教學(xué)，將待插補(bǔ)對(duì)象的信息包括插補(bǔ)對(duì)象類(lèi)型（直線(xiàn)、圓弧或其它二次曲線(xiàn)）、插補(bǔ)對(duì)象坐標(biāo)（包括位置坐標(biāo)和插補(bǔ)起點(diǎn)、終點(diǎn)坐標(biāo)）、插補(bǔ)方法（逐點(diǎn)比較法、數(shù)字積分法等）以及脈沖當(dāng)量、插補(bǔ)動(dòng)畫(huà)演示速度等內(nèi)容輸入后，經(jīng)過(guò)插補(bǔ)計(jì)算處理得出插補(bǔ)坐標(biāo)，并以插補(bǔ)軌跡動(dòng)畫(huà)演示和插補(bǔ)運(yùn)算過(guò)程顯示的方法表現(xiàn)出來(lái)，其數(shù)據(jù)流程圖如圖2。</p><p>　數(shù)控車(chē)床仿真加工模塊用作數(shù)控模擬試驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)控程序編輯調(diào)試、教學(xué)試驗(yàn)和首件試切加工。這

8、個(gè)模塊還可以再細(xì)分為兩個(gè)功能子模塊：數(shù)控程序編輯模塊和數(shù)控車(chē)床仿真模塊，它們通過(guò)編輯所得的數(shù)控程序代碼進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。數(shù)控程序編輯模塊具有對(duì)文件的基本操作功能，即對(duì)文件的新建、讀取、打開(kāi)、保存和另存為等，還能夠生成符合設(shè)置條件的數(shù)控程序。數(shù)控車(chē)床仿真模塊還可以直接讀取符合通用（ISO）標(biāo)準(zhǔn)要求的其它數(shù)控程序代碼，經(jīng)過(guò)代碼識(shí)別、語(yǔ)法檢查和程序編譯，再輸入零件毛坯信息并建立工件坐標(biāo)系（采用試切法）等后，進(jìn)行加工過(guò)程模擬仿真處理，最后將仿真結(jié)果

9、（包括刀具軌跡、零件成型過(guò)程和干涉信息等）以動(dòng)畫(huà)形式輸出。具體指隨著每步走刀，刀具在屏幕上同步顯示刀位點(diǎn)坐標(biāo)等信息，毛坯外形跟隨刀具移動(dòng)而動(dòng)態(tài)改變，一旦發(fā)生干涉，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警等。其數(shù)據(jù)流程圖如圖3（見(jiàn)下頁(yè)）。 如果上述內(nèi)容完成進(jìn)度較好的話(huà)，將增加數(shù)控插補(bǔ)演示模塊中的插補(bǔ)對(duì)象種類(lèi)和插補(bǔ)方法類(lèi)型，并加入數(shù)控設(shè)備刀具補(bǔ)償半徑原理（對(duì)銑床、線(xiàn)切割機(jī)等）演示模塊和數(shù)控車(chē)床仿真加工模塊中的用戶(hù)刀具庫(kù)設(shè)置等功能。</p><

10、p>　五、本課題的工作計(jì)劃及進(jìn)度安排（按學(xué)校教學(xué)日歷）1．第4周到第5周，鞏固學(xué)習(xí)數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用和Visual Basic 6.0程序設(shè)計(jì)等相關(guān)知識(shí)；收集資料；在老師指導(dǎo)下分析討論總體設(shè)計(jì)方案及其可行性。 2．第6周，確定設(shè)計(jì)方案及可能存在的問(wèn)題與解決方法，并寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。3．詳細(xì)設(shè)計(jì)、編碼與單元測(cè)試：第7周到第9周，軟件界面及數(shù)控插補(bǔ)演示模塊設(shè)計(jì)；第10周到第13周，數(shù)控車(chē)床仿真模塊和數(shù)控程序編輯模塊設(shè)計(jì)。4．第14周，綜合測(cè)試，

11、并寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。</p><p>　六、指導(dǎo)教師審閱意見(jiàn)指導(dǎo)教師(簽字)：　　　 　 　　年 月 日</p><p>　七、指導(dǎo)小組意見(jiàn)指導(dǎo)小組組長(zhǎng)(簽字)：　 　 　　年 月 日</p><p>　八、說(shuō)明本報(bào)告前五項(xiàng)內(nèi)容由承擔(dān)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))課題任務(wù)的學(xué)生獨(dú)立撰寫(xiě)；本報(bào)告必須在第八學(xué)期開(kāi)學(xué)六周內(nèi)交指導(dǎo)教師審閱并提出修改意見(jiàn)；學(xué)生須

12、在小組內(nèi)進(jìn)行報(bào)告，并進(jìn)行討論；本報(bào)告作為指導(dǎo)教師、畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))指導(dǎo)小組審查學(xué)生能否承擔(dān)該畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題和是否按時(shí)完成進(jìn)度的檢查依據(jù)，并接受學(xué)校的抽查。</p><p>　九、附錄主 要 參 考 文 獻(xiàn)1．李文斌，霍亮生，楊樹(shù)蓮，安建偉 編著 《數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用》煤炭工業(yè)出版社 2000.112．胡占齊，董長(zhǎng)雙，常 興 主編 《數(shù)控

13、技術(shù)》武漢理工大學(xué)出版社 2004.053．胡 彧，閆宏印 編著 《VB 程序設(shè)計(jì)》電子工業(yè)出版社 2001.094．劉瑞新，汪遠(yuǎn)征 編著 《Visual Basic 程序設(shè)計(jì)教程》機(jī)械工業(yè)出版社 2000.105．M.Regelski,C.Walnum,W.Brandon著《Visual Basic開(kāi)發(fā)多媒體應(yīng)用程序》清華大學(xué)出版社