基于OpenGL的麻花钻螺旋槽仿真加工系统设计及算法的研究

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1、分类号：学校代号：10150UDC：密级：公开学号：20142139硕士学位论文基于OpenGL的麻花钻螺旋槽仿真加工系统设计及算法的研究StudyonSimulationSystemDesignandAlgorithmofNCGrindingTwistDrillSpiralGrooveBasedonOpenGL学生姓名：崔文俊导师及职称：杨亮副教授学科门类：工学专业名称：机械工程专业研究方向：数字化制造理论及实用技术申请学位级别：硕士论文答辩日期：2017年6月18日学位授予单位：大连交通大学III摘要虚拟现实在各行各业发展迅猛，仿

2、真数控加工技术在机械加工、汽车、航空航天和制造等领域的应用，逐渐展现出其明显优势，具有无限发展空间和潜力。钻头在加工行业应用广泛，槽型、钻尖等形状结构复杂，加工精度要求高等，都使得其在国内外得到广泛关注和研究。课题借助虚拟仿真技术和OpenGL图形库技术，对机械加工行业中应用广泛的钻头的重要结构螺旋槽，进行仿真加工系统结构搭建、原理算法和模型建立等的前期研究，建立麻花钻螺旋槽、砂轮方位以及二者之间的相对位置的数学模型，建立三维几何模型以及在建模方法下的布尔算法。通过VisualC++6.0编程进行仿真系统的总体结构设计，并添加布尔运算

3、、参数设定、状态控制等功能模块。在算法研究过程中，对毛坯和砂轮三维几何建模方法进行了分类，并提出新的建模方法。基于建模方法实现将三维布尔算法转换为二维布尔算法，并编写算法的代码结构。研究得出砂轮廓型、螺旋槽截形的数学模型，砂轮与螺旋槽之间的空间坐标关系的数学模型，并通过调用OpenGL库函数实现了模型显示和动画演示。系统的界面设计包括了许多与算法对应的功能模块，包括加载和存储NC代码模块、参数设定和状态控制模块、图形显示模块等，很好的将数学模型、布尔算法、几何模型、动画演示等算法嵌入，基本上实现了仿真加工的主要功能。本课题主要研究了数

4、学模型、几何模型建立和布尔算法实现等，并编程转换成了对应的代码结构，系统各功能模块都对的嵌入算法实现了准确的结果响应。仿真加工系统的关键在于数学模型、布尔算法、动画演示等，在模型和算法研究完成后，分别通过NUMROTOS仿真软件、WATER五轴数控磨床进行实验，所得二维螺旋槽截形和实际加工的螺旋槽形，均与理论参数值相符，验证了数学模型的正确性。通过PTC-6五轴数控磨床实际加工实验，结果与系统的布尔算法结果对比验证了布尔算法的正确性。最后通过显示的重构模型空间位置关系，验证了显示模块、控制模块等的功能的正确性。至此仿真加工系统的基本算

5、法都得到了验证。关键词：OpenGL；数控磨削算法；麻花钻螺旋槽；仿真系统IIIAbstractVirtualrealityaredevelopedfastinallkindsofindustry,theapplicationoftheNCmachiningsimulationtechnologygraduallyshowsitsobviousadvantagesinmechanicalprocessingindustry,automotive,aerospace,machinerymanufacturingandotherfield

6、s,andithastheinfinitedevelopspaceandpotential.Thedrillsarewidelyusedintheprocessingindustry,thegrooveandpointshapesarethemostcomplicatedstructureonit,alsowiththehighermachiningprecisionrequirement,thusmakesitgetwidelyattentionandresearchbothathomeandabroad.Inthistopic,b

7、ymeansofvirtualsimulationtechnologyandOpenGLgraphicslibrarytechnology,pilotstudyonthesimulationmachiningsystemstructuresetup,thealgorithmandmodelingofthespiralgroovewhichistheimportantstructureofthetwistdrillsthathaswidelyusedinmechanicalprocessingindustry.Establishedth

8、emathematicalmodelofthespiralgroove,grindingwheelaswellastherelativepositionbetweenthem.Establishedthethree-di