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凸轮轴数控磨削加工过程动态优化仿真的研究及软件开发
| 论文题名： | 凸轮轴数控磨削加工过程动态优化仿真的研究及软件开发 |
| 关键词： | 凸轮轴磨削;三次样条;速度优化;三维场景;动态仿真 |
| 摘要： | 凸轮轴是汽车发动机的关键零件之一，其加工精度直接影响发动机的动力性能。随着虚拟制造技术的深入发展和应用，计算机仿真技术已经广泛应用于制造业的工艺制定、设备评估以及新产品设计。为了进一步提高凸轮轴磨削的加工质量、加工效率，降低加工成本，有必要开展凸轮轴数控磨削过程动态优化仿真的研究，并开发凸轮轴数控磨削过程仿真优化软件。 本文首先对课题研究背景、国内外凸轮轴磨削现状及计算机仿真技术在磨削和凸轮轴磨削中的应用情况进行了分析。随后根据凸轮轴恒线速加工数学模型对加工过程中凸轮轴转速优化仿真进行了研究，利用三次样条函数拟合插值的方法对转速曲线进行了人机交互选点优化，能够显著简化用户操作过程，提高操作效率及曲线光顺程度，同时有效降低凸轮轴顶圆加工速度以及数控程序生成时对机械及数控系统响应能力的要求。经实验验证，优化过后的速度曲线用于加工凸轮时零件完全合格。之后利用GLScene控件建立了一个完整的凸轮轴虚拟加工三维场景平台系统，能用于凸轮轴数控磨削加工过程的动态虚拟再现，并实现了增强用户真实感体验和提高用户操作效率的交互功能；利用GLScene控件的动态引擎GLCadencer对凸轮轴磨削加工过程实时三维动态仿真进行了参数化设计，用户可以从各个角度直观、全面的观察整个加工过程及加工细节，判断加工中是否存在碰撞和干涉现象，以此来对产品工艺方案的可行性、工艺规程的合理性进行评估和预测，可以代替过去实际生产中的试切加工来指导生产。 凸轮轴数控磨削加工过程动态优化仿真软件模块以C++ Builder6.0作为开发平台，充分应用其可视化组件及其与C++语言的结合完成界面设计和数据计算，利用GLScene控件强大的三维场景管理功能及动态引擎进行凸轮轴磨削加工过程三维动态仿真的场景建立和动画设计。整个软件模块集数据计算、曲线优化、图形输出和动态仿真为一体，专门用于各种型号凸轮轴的数控磨削加工，具有很强的独立性、通用性、专用性以及人机交互性能。 |
| 作者： | 王娟 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 邓朝晖 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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