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该文在研究国内外发展状况的基础上,提出了虚拟加工环境的体系结构,对其建造关键技术进行了研究,采用物体——零件——机床的层次化建模方法,建立了虚拟三坐标铣削加工中心几何模型,运动学模型是将各运动部件运动类型和位移量转换为相应坐标变换矩阵后进行计算而建立的.并首次提出虚拟加工环境的多数据结构层次建模理论.该文开发出了三维虚拟加工环境原型系统,虚拟加工环境由机床、工件、刀具和夹具构成,采用OpenGL和CAD对它们进行造型,各部件模型的具体表述应包含三维几何信息和拓扑信息,几何信息用来决定模型的形状、大小和位置;拓扑信息用来表示模型间的坐标及装配关系.设备建模主要分形状定义、数据结构、约束条件三个方面.在研究多种三维数据结构的基础上,根据虚拟加工环境的特点和要求,研究和制订毛坯离散的数据结构,并开发出相应的编译器,该数据结构能使毛坯在加工过程中稳定、准确地表示工件的逐步成型过程,记录有关的加工信息.所研究的加工仿真算法,实现了在虚拟加工环境中的加工过程仿真.其中的设备单元为一个虚拟铣削加工中心,环境在NC代码或刀位文件的驱动下运行,在加工过程中以不同的视角观察加工过程中加工中心的部件运动、零件和型腔的逐步成型过程,检查是否有碰撞或干涉现象,记录并存储加工过程的信息,最后给出仿真报告等.该原型系统的仿真效果具有真实感强,实时性好的优点,可用于对设计的产品进行可加工性判断,NC或刀位文件的正确性检验工作.通过对数控程序的翻译,产生刀位数据,并以此数据驱动机床运动部件运动,仿真工件逐步成型过程.该文还对基于IGES的模型转化接口进行研究,开发出相应的模块.