Содержание к диссертации
ГЛАВА 11 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ1 8
1.1МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ?
ИНФОРМАЦИИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ НЕКОТОРЫХ МЕТОДОВ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ МОДЕЛЕЙ ДЕТАЛЕЙ И ИХ ОБРАБОТКИ 8
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ДАННЫХ В ФОРМАТЕ VDA FS 22
ОПИСАНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ДАННЫХ В ФОРМАТЕ STEP 34
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 51
ГЛАВА 2. ИЗМЕНЯЮЩИЕСЯ ОБЛАСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ^ АНАЛИТИЧЕСКИХ КРИВЫХ ПРИ СОЗДАНИИ ТОПОЛОГИЧЕСКИХ СТРУКТУР МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ДЕТАЛЕЙ:
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТОПОЛОГИЧЕСКИХ СТРУКТУР при; СОЗДАНИИ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЭЛЕМЕНТАРНЫМИ ТОПОЛОГИЧЕСКИМИ СТРУКТУРАМИ С ГЕОМЕТРИЧЕСКИМ ОПИСАНИЕМ
ОПИСАНИЕ БАЗОВОГО ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА ДЛЯ; ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГРАНЕЙ ДЕТАЛИ
СТРУКТУРА ЕДИНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ ОПИСАНИЯ ПОРЦИОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ГЛАВА 3. БАЗОВЫЕ АЛГОРИТМЫ ДЛЯ ТОПОЛОГИЧЕСКОГО
ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ АНАЛИТИЧЕСКИХ
СПЛАЙНОВ 101
3.1 НЕКОТОРЫЕ АЛГОРИТМЫ ПОСТРОЕНИЯ СВЯЗАННЫХ
МОДЕЛЕЙ ПОВЕРХНОСТЕЙ 101
АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ДАННЫХ 112
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 117
ГЛАВА 4. МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЗАДАННОЙ ТОЧНОСТИ
ОБРАБОТКИ С УЧЁТОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ОСОБЕННОСТЕЙ МНОГО КООРДИНАТНОГО
ФРЕЗЕРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ТОПОЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
АНАЛИТИЧЕСКИХ СПЛАЙНОВ 118
СОЗДАНИЕ ТОПОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ОБЪЕДИНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЛЯ РАСЧЁТА ТРАЕКТОРИИ ДВИЖЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА; 118
РАСЧЁТ ТРАЕКТОРИЙ ДВИЖЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА С УЧЁТОМ ОСОБЕННОСТЕЙ МНОГОКООРДИНАТНОГО ФРЕЗЕРОВАНИЯ 124
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 131
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ПО РАБОТЕ 132
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 134
ПРИЛОЖЕНИЯ 139
ПРИЛОЖЕНИЕ! 140
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 143
Введение к работе
За последние несколько лет резко возрос объём проектно - конструкторских и проектно - технологических работ. Это связано премаде всего с тем, что отечественные предприятия смогли адаптироваться к современным^ условиям работы; Новый менеджмент предприятий увеличивает количество заказчиков, а следовательно расширяется номенклатура: выпускаемых изделий. При этом проходит очень большое число. модификаций* этих изделий, но в целом серийность, то есть количество одного выпускаемого наименования, уменьшается. Одновременно с этим, резко сократилось число высококлассных станочников, но появились молодые специалисты. Они с одной стороны аісгивно перенимают накопленный опыт и знания «старой гвардии», ас другой^стороны. свободно работают с современными вычислительными средствами. Кроме того,. всё более актуальными. становятся проблемы увеличения * производительности труда: разработчиков новых изделий, сокращения. сроков проектирования, повышения качества разработки проектов, решение которых определяет уровень научно - технического прогресса общества.
Всё это является определяющим фактором.для активного использования в: современном производстве станков с ЧПУ, а это в свою очередь увеличивает потребность в, автоматизированных CAD/САМ системах. Также необходимо отметить, что произошло очень существенное сокращение времени; отводимого на подготовку производства. Это ещё один довод в пользу CAD/САМ систем, так как разработка, и отладка электронной, модели изделия- w. управляющей; программы в соответствии с созданной электронной моделью и технологией изготовления изделия являются одним- из важнейших этапов подготовки производства.
Ещё больше перечисленные проблемы усугубляются при производстве деталей с пространственно - сложными поверхностями. Это связано с существенными ограничениями технологических решений, применяемых при обработке, которые в свою очередь вызваны.функциональными возможностями существующей инструментально - станочной базы.
Анализ систем, который проводится на предприятиях, позволяет сформулировать ряд требований к программным п род у стам данного типа:
система должна строиться по модульному принципу. Это означает, что различные части {или единицы) системы достаточно независимы от системы и друг от друга. Вообще система- может быть разделена на, ядро и состыкованные модули;
ядро должно управлять функциями других модулей. Это означает, что все сервисные (или мы можем называть их клиентскими) функции автономны;
стыкуемые модули обладают собственным математическим обеспечением; отвечающим, в том числе, за. геометрическое проектирование, постпроцессирование и другие функции;
на уровне реализации все модули, сделаны как DLL (динамические библиотеки связи). Пользователь может добавлять новые пользовательские функции; то есть свои собственные DLL модули. Это очень эффективно: пользователь не делает существенных изменений в ядре, и в то же время может реализовать именно те функции, в которых он действительно нуждается.
Целью работы является повышение; эффективности процесса проектирования обработки и обеспечение точности обработки поверхностей изделий: на основе использования топологических моделей аналитических сплайн-поверхностей.
В работе решаются следующие научные задачи:
разработка способов определения геометрических характеристик составных элементов математической модели детали при задании топологических структур связи на этапе описания проектных связей;
разработка алгоритмического обеспечения топологического моделирования многосвязных математических моделей с применением аналитических сплайн функций;
подготовка исходных расчётных математических моделей примитивов, используемых для реализации топологических структур детали на этапе поверхностного и твёрдотельного описания;
определение методов вспомогательного аппарата вероятностных алгоритмов дискретизации модели математических объектов с учётом минимизации: расчётного времени затрачиваемого на подготовительных этапах структурирования;
разработка программной реализации математической модели топологических структур геометрических объектов с использованием расчётных алгоритмов аналитических сплайнов.
На защиту выносятся следующие основные положения:
подготовленные расчётные математические модели примитивов для реализации топологических структур детали;
информационно-алгоритмическое обеспечение топологического моделирования с использованием аналитических сплайнов;
методы использования вероятностных алгоритмов на этапе структурирования математических объектов;
программные функции реализующие математические модели топологических структур геометрии деталей с использованием аналитических сплайнов._
Методы исследования. В работе использовались основные положения технологии машиностроения, методы системного анализа, методы структурного анализа, основные методы вычислительной геометрии, основные положения теории сплайнов и ряд других научных методов и теорий.
Научная новизна состоит в:
разработке способа задания топологии связанных моделей поверхностей путём аппроксимации их аналитическими сплайнами;
разработке метода представления геометрических данных топологических структур по моделям поверхностей деталей;
разработке математического аппарата описания, модификации и хранения топологических моделей поверхностей для программирования обработки на станках с ЧПУ:
В результате исследований сущности процесса проектирования обработки на станках с ЧПУ разработана непрерывная и кусочная аппроксимация аналитическими сплайн функциями высокого порядка позволяющая с высокой степенью точности приблизить геометрический образ изделия к его техническому прототипу.
Практическая полезность заключается в;
разработке комплекса алгоритмического и программного обеспечения для функционирования в составе интегрированной CAD/САМ - системы;
методики построения топологической модели в модифицированной интегрированной CAD/САМ - системы для эффективного проектирования процесса обработки поверхностей деталей, в том числе пространственно -сложных;
- обеспечении регламентированной точности за счёт использования топологических моделей аналитических сплайн функций при проектировании процесса обработки.
Реализация результатов работы. Данная работа проводилась в рамках программы «Межотраслевое научно-техническое сотрудничество Минпромнауки России и Минобразования» по теме «Разработка эскизного проекта и опытное внедрение интегрированной системы конструкторско-технологической подготовки производства и изготовления изделий».
Апробация работы. Основные положения и результаты работы представлялись на «V Международной научно-технической конференции по динамике технологических систем» в г. Ростове-на-Дону в 1997 г., на научном семинаре «Информационные технологии НИЦ АСК в машиностроении» в ОАО «Научно - Исследовательский Центр Автоматизированных Систем Конструирования» в г, Москве в 1998 г., а также, начиная с 1999 г., на ежегодных семинарах «Российский программный комплекс T-FLEX» в г. Москве.
s ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА- ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
В настоящее время общепризнанно, что основу любой современной; автоматизированной системы, составляет математическое обеспечение. Именно этой. структурной составляющей реализуются: способы * задания -. геометрической информации, представление необходимой, геометрической, информации для: расчёта траекторий обработки, подготовка информации для обмена данными; множество вспомогательных функций и ещё целый ряд задач необходимых для правильного функционирования автоматизированной системы в целом;
В данной: главе разобраны наиболее широко: используемые методы: представления геометрической информации внутри автоматизированных систем, методы представления геометрической информации: в ряде современных обменных^ форматах и некоторые вспомогательные функции часто встречающиеся в современных системах.
