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数控滚齿加工自动编程系统的研究与开发

作　者: 余亮
导　师: 胡赤兵
学　校: 兰州理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 齿轮自动编程滚齿加工数控编程
分类号: TH132.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 170次
引　用: 4次
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内容摘要

齿轮是机械行业的重要基础件,滚齿法是齿轮加工中广泛应用的方法。齿轮加工采用手工编程需人工进行工艺处理、数值计算、编写程序、输入和校验程序等步骤,其计算量大,出错率高且编程效率低。通用CAD/CAM自动编程软件,如UG、PRO/E等,需首先建立零件的精确几何造型,提取零件的几何和工艺信息生成数控代码。而绘制齿轮的精确齿形困难,故齿轮数控加工不适用于CAD/CAM通用软件编程。为有效解决这一问题,根据齿轮的形状和大小可由有限个参数确定的特点,本论文提出了一种适合滚齿加工的自动编程方法。其核心是通过人机交互界面输入一定的齿轮参数、滚刀参数、工艺参数等参数,在运算库和工艺库的支撑下,经参数处理模块自动生成齿轮数控加工的NC程序。本论文针对渐开线齿轮,重点研究了非圆齿轮中应用较广的椭圆齿轮和卵形齿轮的自动编程。在分析非圆齿轮数控滚齿加工原理的基础上,建立了椭圆齿轮和卵形齿轮滚齿加工的数学模型。根据有限个参数即可确定齿轮形状的特征,分析了滚齿加工的自动编程思想,在此基础上研究了滚齿加工自动编程系统的架构。采用面向对象技术,完成人机界面、参数处理和仿真模块的设计。针对滚齿加工中切削参数依赖于操作人员经验选择的缺陷,对切削参数的优化进行了研究,建立了滚齿切削参数的多目标优化模型。编程系统具备自动生成NC代码,参数输入与校验,工艺知识查询与优化等功能。应用数控滚齿加工自动编程系统,可避免手工编程的不足,缩短齿轮生产周期,提高数控机床的利用率,降低职业技术门槛。

全文目录

摘要  7-8
ABSTRACT  8-10
第1章绪论  10-17
  1.1 引言  10-11
  1.2 数控自动编程发展概述  11-14
    1.2.1 国内外数控自动编程发展概况  11-13
    1.2.2 数控自动编程发展趋势  13-14
  1.3 本论文的主要内容和意义  14-15
    1.3.1 论文的主要内容  14-15
    1.3.2 论文的意义  15
  1.4 论文结构  15-16
  1.5 本章小结  16-17
第2章数控编程技术的研究  17-25
  2.1 数控编程的内容和步骤  17-19
  2.2 数控编程方法  19-24
    2.2.1 手工编程  19-20
    2.2.2 自动编程  20-22
    2.2.3 其它自动编程系统  22-24
  2.3 本章小结  24-25
第3章数控滚齿加工自动编程的数学模型  25-44
  3.1 非圆齿轮概述  25-32
    3.1.1 非圆齿轮的特点及应用  25-28
    3.1.2 非圆齿轮基本原理  28-29
    3.1.3 非圆齿轮加工方法  29-32
  3.2 非圆齿轮齿廓形成原理  32-33
  3.3 非圆齿轮数控滚齿加工的运动关系  33-35
    3.3.1 滚齿机床坐标系  33-34
    3.3.2 滚刀和非圆齿轮毛坯的运动关系  34-35
  3.4 非圆齿轮数控滚齿加工原理  35-36
  3.5 非圆齿轮数控滚切加工的数学模型  36-41
    3.5.1 椭圆齿轮滚齿加工的数学模型  36-39
    3.5.2 卵形齿轮滚齿加工的数学模型  39-41
  3.6 滚齿加工循环方式和滚刀运动轨迹  41-43
    3.6.1 滚齿加工循环方式  41-42
    3.6.2 滚刀运动轨迹  42-43
  3.7 本章小结  43-44
第4章数控滚齿加工自动编程系统的分析与设计  44-53
  4.1 滚齿加工的自动编程思想  44-45
  4.2 滚齿加工自动编程系统架构  45-47
  4.3 滚齿加工的基本参数和执行参数  47-52
    4.3.1 滚齿加工的基本参数  47-50
    4.3.2 滚齿加工的执行参数  50-52
  4.4 滚齿加工自动编程系统工作流程  52
  4.5 本章小结  52-53
第5章自动编程系统的研究与开发  53-68
  5.1 面向对象编程技术  53-55
  5.2 人机交互界面设计  55-58
  5.3 参数处理模块的研究与实现  58-66
    5.3.1 运动坐标参数的计算与处理  58-60
    5.3.2 工艺参数的优化与决策  60-66
  5.4 仿真模块的研究  66-67
  5.5 本章小结  67-68
结论与展望  68-69
参考文献  69-72
致谢  72-73
附录A 攻读硕士学位期间所发表的论文  73

数控滚齿加工自动编程系统的研究与开发

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