【摘 要】
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螺杆作为一类多见的工业机械零件,广泛应用于压缩机、冷冻机、螺杆泵、橡塑机械、食品膨化机和石油螺杆钻具等机械产品。在这些产品中螺杆作为核心组成部分,一般用于原料的加
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螺杆作为一类多见的工业机械零件,广泛应用于压缩机、冷冻机、螺杆泵、橡塑机械、食品膨化机和石油螺杆钻具等机械产品。在这些产品中螺杆作为核心组成部分,一般用于原料的加工、供送等工序中,它的加工质量和精度与这类机械产品的工作效率息息相关。异形螺杆由于应用目的不同,应用范围不断扩大、需求量快速增长,并且螺杆形式复杂多样,这些都给异形螺杆的加工制造带来了非常大的难度。对于异形螺杆的加工,国际上多采用铣削加工方法,但这种加工方法存在精度低、成本高等不足;中小型企业多采用加长的普通车床加工螺杆,其加工精度完全取决于操作人员的经验和技术水平,质量波动性较大。因此,对于异形螺杆进行数控车床的研究是非常有必要的。针对上述存在的问题,本文通过比较分析几种常用的几何建模方法,选用基于单元体的方法对毛坯进行离散化三维建模,提出了一种简化的数据存储方式,结合异形螺杆的数学模型,推导了刀具和工件间去除材料的算法;采用等残留高度法计算走刀步长,从而可以自动确定走刀次数。根据切屑的数理模型和应变条件,确定了系统中切屑模型参数化构造的方法以及折断条件。然后采用AABB包围盒进行粗碰撞检测,可以有效的排除不发生碰撞的情况,再采用平面间的细碰撞检测方法,实现快速有效的碰撞检测,以达到对异形螺杆相关加工参数检验的目的。最后在Visual Studio环境下,使用C#编程语言,调用OpenGL三维图形库函数,开发了集参数输入、刀具设置、工件设置、碰撞检测等功能模块的异形螺杆虚拟数控车削加工系统。本文通过对毛坯离散化建模方法和去除材料算法的研究,建立了一个较完整的异形螺杆虚拟车削加工系统,实现了异形螺杆车削加工去除材料的过程。通过实例验证了系统具有良好的实时性、交互性以及动态仿真能力,对异形螺杆的实际数控车削加工提供了保障。
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