异型螺杆等离子喷涂软仿型的三维仿真系统研究
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摘要
本文提出以软仿型方法实现陶瓷螺杆等离子喷涂，该方法以螺杆螺距为仿型参数，实现数控位移，以软仿型方式实现螺杆表面喷涂。文中探讨了该方法的工艺原理和实现技术途径，研究表明结果有助于提高陶瓷螺杆的喷涂效率。
文中论述了仿真加工程序的译码原理以及仿真软件的结构特点，在此基础上，本课题采用Visual C++环境中运用计算机编译原理和面向对象技术来开发了一个简单、有效的喷涂仿真系统。该系统实现了数控喷涂过程的计算机仿真，可检测喷涂过程的可控性；使试喷次数减少和提高生产效率提高；作为一种开放式、可视化的三维仿真系统，该系统具有可扩展性而用于在其它数控加工过程仿真。
本论文采用NC代码重要特征实现具有通用性较强的NC代码翻译；为了提高图形显示质量，本文探讨了喷涂过程中的三维图形动画显示问题，即研究了工件和喷枪模型的实感图形显示算法；并在C++和OpenGL软件环境下实现了典型异型螺杆工件的喷涂仿真，达到了理想效果。
为了分析喷枪位移误差，采用包络面仿真算法，研究了喷枪安装高度误差对螺杆喷涂加工精度的影响，提出了误差相位补偿和相位补偿角度的概念，使相位补偿后的法向误差可用来作为分析喷枪安装高度对喷涂精度影响的依据。
In the thesis, the method of soft profile modeling process of plasma spraying ceramic screw has been developed. In the method, the pitch of screws is used as profile modeling parameter to achieve numerical control sprayer's move. Based on the method, the controlling programs and techniques have been carried out in the thesis. It is significant that the research can promote the spraying efficiency of the ceramic screw.
Based on the coding theory of the NC procedure and the characteristic of the NC software's structure, a simple and efficient spring emulation system was developed by using Visual C++ software environment and the O-O technology. This system achieves the computer simulation of NC spraying process; can check the correctness of the spray process and decrease the times of pre-spraying and increase the spring efficiency. As an open and visual 3-D emulation system, this system can also be used in other NC simulation system.
In the thesis, the translating of NC codes has been carried out based on the NC characteristics of the codes. For improving the quality of graphics, the display problem of dynamic manufacture process with three-dimension graphics, that is the display algorithm based on the real model of the work piece and sprayer, was discussed in the thesis. By means of a typical screw, the spraying process was simulated in C++ and OpenGL software environments. The result verified the research achievement above.
For analyzing the displacement precision, an envelope surface simulation algorithm was used to research the influence of the sprayer fixed height on the machining process of spraying. Here, the concept of compensation of phase angle error was introduced and the normal error after phase compensation was used as a reference data of fixed height precision of the sprayer.
文中论述了仿真加工程序的译码原理以及仿真软件的结构特点，在此基础上，本课题采用Visual C++环境中运用计算机编译原理和面向对象技术来开发了一个简单、有效的喷涂仿真系统。该系统实现了数控喷涂过程的计算机仿真，可检测喷涂过程的可控性；使试喷次数减少和提高生产效率提高；作为一种开放式、可视化的三维仿真系统，该系统具有可扩展性而用于在其它数控加工过程仿真。
本论文采用NC代码重要特征实现具有通用性较强的NC代码翻译；为了提高图形显示质量，本文探讨了喷涂过程中的三维图形动画显示问题，即研究了工件和喷枪模型的实感图形显示算法；并在C++和OpenGL软件环境下实现了典型异型螺杆工件的喷涂仿真，达到了理想效果。
为了分析喷枪位移误差，采用包络面仿真算法，研究了喷枪安装高度误差对螺杆喷涂加工精度的影响，提出了误差相位补偿和相位补偿角度的概念，使相位补偿后的法向误差可用来作为分析喷枪安装高度对喷涂精度影响的依据。
In the thesis, the method of soft profile modeling process of plasma spraying ceramic screw has been developed. In the method, the pitch of screws is used as profile modeling parameter to achieve numerical control sprayer's move. Based on the method, the controlling programs and techniques have been carried out in the thesis. It is significant that the research can promote the spraying efficiency of the ceramic screw.
Based on the coding theory of the NC procedure and the characteristic of the NC software's structure, a simple and efficient spring emulation system was developed by using Visual C++ software environment and the O-O technology. This system achieves the computer simulation of NC spraying process; can check the correctness of the spray process and decrease the times of pre-spraying and increase the spring efficiency. As an open and visual 3-D emulation system, this system can also be used in other NC simulation system.
In the thesis, the translating of NC codes has been carried out based on the NC characteristics of the codes. For improving the quality of graphics, the display problem of dynamic manufacture process with three-dimension graphics, that is the display algorithm based on the real model of the work piece and sprayer, was discussed in the thesis. By means of a typical screw, the spraying process was simulated in C++ and OpenGL software environments. The result verified the research achievement above.
For analyzing the displacement precision, an envelope surface simulation algorithm was used to research the influence of the sprayer fixed height on the machining process of spraying. Here, the concept of compensation of phase angle error was introduced and the normal error after phase compensation was used as a reference data of fixed height precision of the sprayer.
引文
[1] 贾志刚．精通OpenGL．北京：电子工业出版社，1998
[2] 许祥泰等编著．数控加工编程使用技术[M]．北京：机械工业出版社，2001
[3] 刘雄伟等编著．数控加工理论与编程技术[M]．北京：机械工业出版社，2003
[4] 张冰清，藏士宾等．油田生产中的结垢机理及油砂山油田结垢成因分析．青海石油，200018(2)：38-43．
[5] 朱复华著．螺杆设计及其理论基础．第1版，轻工业出版社，1987：
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[7] 徐滨士等．表面工程热喷涂技术及其发展．1998．1：3-9
[8] 王爱玲，白恩远等．现代数控机床[M]．北京：国防工业出版社，2003
[9] 龙伟．数控机床及加工编程[M]．成都：成都科技大学出版社，1994
[10] 艾红军等．Al_2O_3／SiC纳米陶瓷复合材料的制各及力学性能。东北大学学报 2002，5：451-454．
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[19] 何小妹。螺杆加工中编程误差分析方法研究。[硕士学位论文]．沈阳工业大学，2002年
[20] 赵伟成。应用微软解决方案框架(MSF)研究开发橡胶挤出机螺杆参数化设计的CAD软件系统。[硕士学位论文]．北京化工大学，2003年
[21] 余斌，基于OpenGL的数控加工仿真系统的研究与开发[D]，硕士毕业论文，2002
[22] 南雁，基于虚拟数控加工的NC代码翻译[D]，硕士毕业论文，2003
[23] 高华，基于VB的数控车削几何仿真系统研究与开发，[硕士学位论文]．山东农业大学，2005年
[24] 罗绳礼，虚拟加工过程控制技术研究，[硕士学位论文]．南京理工大学，2005年
[25] 王贤虎，数控车削仿真系统的研究，[硕士学位论文]．合肥工业大学，2006年
[26] 王戎．纳米参杂Al_2O_3+13wt％TiO_2等离子喷涂陶瓷涂层及其应用研究。[博士学位论文]，四川：西南石油学院，2003
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[28] (美)迈克·马特森Mike Mattson著，CNC Programming Principles and Applications[M]．北京：机械工业出版社，2004
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