随着国民经济和机械工业不断发展,具有复杂曲面的机械零件应用越来越广泛。而复杂曲面形成原理复杂,加工困难,精度不易保证,因此多采用数控自动编程系统进行数控编程加工。本文在研究复杂曲面加工的基础上,对复杂曲面数控自动编程加以研究和探索,为研究数控加工复杂曲面CAM系统作铺垫。 目前,在复杂螺旋面数控加工中,基于最小有向距离理论,结合五点寻优方法和遗传算法而得到的最小有向距离算法,将复杂的刀具轨迹计算和刀具干涉检查问题转化为对刀具与工件曲面间有向距离函数的寻优问题,极大地降低了计算的难度,经实践应用证明效果良好,已成为一种非常有效的在复杂螺旋面数控加工中刀具轨迹计算和刀具干涉检查的方法。本文利用这一方法,扩大其应用范围,研究复杂曲面数控自动编程系统,开发拥有自主知识产权的CAM软件。 本文阐述了最小有向距离理论的基本原理,对五点寻优方法和遗传算法作了详尽的说明,并根据本课题的实际对遗传算法进行了适当的改进,以此来计算刀具轨迹和检查刀具干涉。由于复杂曲面的机械加工一般是铣削加工,这里只对铣削加工进行研究。通过研究对比发现,平面端铣刀、球头铣刀和带倒圆的端铣刀可以建立一种数学模型,这样极大地方便了编程系统地开发。复杂曲面的处理离不开曲面造型技术,本文采用三次参数样条函数进行曲面构造;为减少程序开发难度,缩小系统规模,对以参数方程输入的曲面按一定精度离散,然后用参数样条方法拟合,这样实质上输入系统的是统一形式的方程,即三次参数样条函数方程。 本文将复杂曲面数控自动编程系统分为前置处理程序、核心处理程序和后置处理程序三部分。这里主要研究前两部分。前置处理程序包括工件输入、刀具输入及曲面处理子模块,核心处理程序包括刀具轨迹计算、刀具干涉检查模块以及五点寻优、遗传算法子模块。