评语： 评定等级： 负责人（签名）： 年 月 日 答 辩 小 组 意 见 评语： 学 院 意 见 毕业设计学院最终评定等级： 负责人（签名）： 学院（公章） 评语： 学 校 意 见 评定等级： 负责人（签名）： 年 月 日 年 月 日 目录
目录 .......................................................................................................................... I 摘要 ....................................................................................................................... IV Abstract ................................................................................................................... V 第一章 绪论 ........................................................................................................ 1
1.1数控加工仿真技术的概述 ...................................................................................................................... 1
1.2 国内外研究现状及存在的问题 ............................................................................................................ 2
1.2.1国外的研究现状 ........................................................................................................................... 2 1.2.2国内的研究现状 ........................................................................................................................... 3 1.2.3发展趋势及存在的问题 .............................................................................................................. 4 1.3本论文研究的内容和意义 ...................................................................................................................... 7
1.3.1研究的目的和内容 ....................................................................................................................... 7 1.3.2研究的意义 .................................................................................................................................... 8
第二章 数控车床仿真系统总体方案设计 ...................................................... 9
2.1数控车床简介 ........................................................................................................................................... 9 2.1.1数控车床的组成 ........................................................................................................................... 9 2.1.2数控车床的工作原理 ................................................................................................................... 9 2.2仿真系统结构的总体方案设计 ........................................................................................................... 10
2.2.1系统总体方案设计的原则 ........................................................................................................ 10 2.2.2系统的结构设计 ......................................................................................................................... 11 2.2.3 仿真系统人机界面的结构设计 ....................................................................................................... 12 2.3仿真系统实现的关键技术 .................................................................................................................... 13 2.3.1面向对象的技术简介 ......................................................................................................................... 13 2.3.3面向对象类的建立 ............................................................................................................................. 14 2.4仿真系统的开发平台 ............................................................................................................................ 15 2.4.2 VisualC++编程的要点 ........................................................................................................................ 15
第三章 插补系统的设计与实现 ..................................................................... 17
3.1概述 .......................................................................................................................................................... 17 3.1.1脉冲增量插补算法 ............................................................................................................................. 17 3.2.1直线插补原理 ...................................................................................................................................... 21 3.2.2圆弧插补原理 ...................................................................................................................................... 22 3.3插补算法的误差分析 ............................................................................................................................ 25 3.4软件插补在加工仿真中的实现 ........................................................................................................... 26 3.4.1插补流程的设计 .................................................................................................................................. 26 3.4.1.1直线插补流程设计 .......................................................................................................................... 26
I
3.4.1.2圆弧插补流程设计 .......................................................................................................................... 27 3.4.2插补程序设计 ...................................................................................................................................... 30
第四章 数控程序编译系统的设计与实现 .................................................... 32
4.1编译技术概述 ......................................................................................................................................... 32 4.1.1NC代码地址符分析 ............................................................................................................................ 34 4.1.2NC代码程序字分析 ............................................................................................................................ 35 4.2词法分析 ................................................................................................................................................. 36 4.3语法分析 ................................................................................................................................................. 37
4.3.1语法分析实现原理 ..................................................................................................................... 37 4.3.1.1 文法的概念 ............................................................................................................................. 37 4.3.2语法分析中的错误类型 ............................................................................................................ 39 4.5 系统功能的实现 .................................................................................................................................... 40
4.5.1 NC代码编译的实现 .................................................................................................................. 40 4.5.2编译系统界面的功能介绍 ................................................................................................................. 40
第五章 基于多线程的仿真加工的实现 ........................................................ 42
5.1软件的实时性 ......................................................................................................................................... 42 5.2进程与线程 ............................................................................................................................................. 43
5.2.2线程的创建与停止 ..................................................................................................................... 44 5.2.2.1利用 Win32API的线程编程技术 ........................................................................................ 44 5.2.2.2利用MFC进行的多线程编程 .............................................................................................. 47 5.2.3线程之间的通讯与同步 ............................................................................................................ 49 5.2.3.1同步的必要性 .......................................................................................................................... 49 5.2.3.2等待函数 ................................................................................................................................... 50 5.3数控系统中多线程的实现 .................................................................................................................... 51
5.3.1线程的创建 .................................................................................................................................. 51 5.3.3线程同步的实现 ......................................................................................................................... 53
第六章 仿真系统的实现及实例验证 ............................................................ 56
6.1系统界面的整体布局 ............................................................................................................................ 56 6.1.1系统的菜单介绍 ......................................................................................................................... 57 6.1.2系统的工具栏 ............................................................................................................................. 57 6.1.3系统的控件介绍 ......................................................................................................................... 58 6.1.4系统操作按钮功能代码的编写 ........................................................................................................ 58 6.2 NC代码加工程序的调用 ..................................................................................................................... 60 6.3动画的显示 ............................................................................................................................................. 62
6.3.1图像处理概述 ............................................................................................................................. 62 6.3.2仿真系统的动画显示方法 ........................................................................................................ 63 6.3.3刀具动画的显示 ......................................................................................................................... 64 6.4实例验证与分析 ..................................................................................................................................... 65
6.4.1实例 .............................................................................................................................................. 65
第七章 结论与展望 .......................................................................................... 67
II
7.1结论 .......................................................................................................................................................... 67 7.2展望 .......................................................................................................................................................... 68
致谢 ....................................................................................................................... 69 参考文献 ............................................................................................................... 70
译文： ............................................................................................................................................................ 74
计算机辅助编制工艺规程 ................................................................................. 74
英文文献： ................................................................................................................................................... 77
Computer Aided Process Planning ...................................................................... 77
III
基于VC++的平面二轴数控运行仿真软件设计
专业: 机械制造工艺教育 年级: 2007级 姓名: 周红亮
摘要
本论文以计算机仿真技术和计算机图形技术为基础，运用可视化和面向对象的编程技术，对数控车床加工仿真系统进行了研究，提出了基于visualC++.NET语言环境的模块化设计方案，开发出了一套数控车床加工仿真系统，来模拟数控车床加工。该仿真系统不但可以检验程序的正确性和合理性，避免由于机床的走刀错误而造成数控设备损坏的危险，而且大大降低了以往采用工艺试切方法带来的高消耗和高成本，缩短了新产品的开发周期。另外，仿真系统的开发也为今后进一步研究开发全软件型数控系统奠定了基础;加工过程仿真还具有辅助优化工艺安排、培训编程人员等实际应用前景。 本论文主要内容有:
（1）根据数控车床加工特点，分析了数控车床加工仿真系统，提出了开发本系统的总体设计方案。
（2）分析了目前数控系统常用的插补算法，选择极坐标插补做为本系统的插补算法，并编制出相应的插补程序。
（3）研究了WINDOWS操作系统下多线程技术的原理，并利用多线程技术实现了数控车床加工仿真。
（4） 设计出数控车床仿真系统人机交互界面。 关键词: 数控车床；仿真；NC程序；visualC++.NET
IV