【正文】 m_TurnCutterList 中保存起來。 m TurnCutterList 保存被選用的刀具數(shù)據(jù)， NC 程序執(zhí)行時(shí)按此數(shù)組中保存的刀具順序依次選用。 CarrayTurnCutter,TurnCutteramp。 為了保存刀庫內(nèi)的所有刀具，定義了兩個(gè)模板集合類的數(shù)組對(duì)象 : CarrayTurnCutter,TurnCutteramp。//記錄車刀在“可選用刀具”框中 的位置 } TurnCutter cutterl。//車刀的副偏角 double dDeputyEdge。//車刀的主偏角 double dMainCutEdge。刀庫中，描述刀具模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下： int m_iCutterNumber。 （ 2）刀具類型，描述該刀具所加工的表面類型，如外圓左端面、右端面、內(nèi)孔等。刀具數(shù)據(jù)庫僅僅完成刀具數(shù)據(jù)管理，在仿真中還要完成刀具庫配置，為此建立一個(gè)刀具文件，刀具文件是對(duì)數(shù)控車床刀架 (或稱刀具庫 )的模范，仿真系統(tǒng)從刀具數(shù)據(jù)庫中選擇刀具組并轉(zhuǎn)化為文件的形式完成刀具庫配置，再從刀具文件中選擇刀具作仿真切削加工。 刀庫的建立 刀具數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，是仿真系統(tǒng)的后勤 保障，能容納大量的刀具數(shù)據(jù)并且做到有效的管理。 這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用來保存毛坯尺寸的重要參數(shù)。因此，根 據(jù)上述分析，用直徑和長度尺寸來建立棒料毛坯的幾何模型。數(shù)據(jù)充分，能滿足工件加工精度預(yù)測(cè)的需要 :顯示效率高，能以圓柱面、圓錐面、圓環(huán)面等組合來顯示整個(gè)工件。 工件毛坯的模型設(shè)計(jì) 車削仿真系統(tǒng)所建立的回轉(zhuǎn)體類工件模型具有以下特點(diǎn) :工件模型間斷，容易實(shí)現(xiàn)加工過程仿真，計(jì)算效率高 。 （ 4） 將仿真結(jié)果與軌跡實(shí)際進(jìn)行比較。然后，從 NC 代碼文件中讀取刀具運(yùn)動(dòng)指令及坐標(biāo)信息，并調(diào)用相應(yīng)的加工仿真算法使之可以完成對(duì)刀具的 運(yùn)動(dòng)軌跡仿真、切削加工仿真。數(shù)控程序由 GAPT 自動(dòng)編程系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生或手工編程由人工鍵盤輸入。完成對(duì) NC 程序進(jìn)行語法分析，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等工作，其過程如下： （ 1） 對(duì)數(shù)控程序進(jìn)行處理使之成為一個(gè) NC 坐標(biāo)信息文件。在數(shù)控加工程序中這些運(yùn)動(dòng)可以通過GO1, G02, G03 等指令完成。無論加工什么樣的零件一律是工件做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 。刀具容納大量的刀具數(shù)據(jù)并且做到有效的管理。 車削仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 車削加工仿真的任務(wù) 車削加工仿真 要完成以下幾項(xiàng)任務(wù) :毛坯數(shù)據(jù)模型的建立、刀具庫的建立、 13 刀尖軌跡數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立、工件截面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的建立、仿真數(shù)據(jù)的記錄、切削加工仿真和仿真結(jié)果檢查。代碼完成后以獨(dú)立模塊的形式依次添加進(jìn)教學(xué)仿真系統(tǒng)框架中對(duì)應(yīng)功能按鈕的位置，同時(shí)進(jìn)行協(xié)調(diào)性的測(cè)試和調(diào)試，直至這部分功能穩(wěn)定運(yùn)行。先按照操作面板上所有按鍵及顯示屏顯示的所有狀態(tài)以及每個(gè)顯示狀態(tài)下控件的變化或變化規(guī)律設(shè)計(jì)出交互界面，并同時(shí)完成實(shí)現(xiàn)不同窗體間轉(zhuǎn)換這部分基本代碼的編寫，從而構(gòu)造出教學(xué)仿真系統(tǒng)的基本框架。整個(gè)設(shè)計(jì)過程涉及多達(dá)幾十個(gè)窗口的切換及其上各種控件的狀態(tài)變化，還有面板上數(shù)十個(gè)按鈕功能代碼的編寫。 程序設(shè)計(jì)的 任務(wù) 由于本課題是對(duì)數(shù)控加工教學(xué)仿真系統(tǒng)進(jìn)行研究，在此基礎(chǔ)上提出了基于Visual Basic 語言環(huán)境的總體設(shè)計(jì)思路一一“界面總體設(shè)計(jì)，功能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)”的模塊化設(shè)計(jì)方案，分析了設(shè)計(jì)步驟，給出了功能的擴(kuò)充方法。 在仿真加工過程中，車刀刀尖的 Z坐標(biāo)同工件被加工回轉(zhuǎn)表面所處 Z坐標(biāo) (回轉(zhuǎn)體軸線 )相對(duì)應(yīng)，刀尖所處的 X 坐標(biāo)取絕對(duì)值就是被加工工件在該處的半徑值。工件 繞主軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，刀架沿車床縱向?qū)к壓蜋M向?qū)к壸髦本€運(yùn)動(dòng)，形成刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而在工件上加工出要求的回轉(zhuǎn)面。 本章小結(jié) 本章介紹了面向?qū)ο蠹夹g(shù)及其三大特點(diǎn)，結(jié)合本文系統(tǒng)枚舉了幾種VisualBasic 的常用內(nèi)部控件、外部控件以及用戶觸發(fā)事件及其系統(tǒng)界面的整體布局和窗體控件的相關(guān)設(shè)計(jì)等。其中，數(shù)控加工仿真子菜單由部件庫、加工程序選擇、加工過程選擇 3 個(gè)菜單項(xiàng)組成。如圖 22 是用 VB語言編寫的界面和在其環(huán)境下調(diào)用部件庫中的部件后形成的加工環(huán)境實(shí)例。在 VB 系統(tǒng)中形成車削加工環(huán)境，就是要在模擬動(dòng)態(tài)加工前先將上述各部件庫中的部件用 VB 語言進(jìn)行描述，使得各部件能夠以其二維圖形的概貌 (車削主視圖 )顯現(xiàn)在屏幕上。 （ 2） 工具欄給用戶提供了一個(gè)直觀的圖形界面，用戶可通過它直接使用應(yīng)用程序中，最常見的功能和命令。菜單項(xiàng)“設(shè)置”主要包括字體、顏色設(shè)置，用于 NC 程序字體選擇及輪廓圖形、刀心軌跡的區(qū)分?！熬庉嫛敝饕ㄐ薷摹h除、插入、列表等 ，可對(duì) NC 加工程序進(jìn)行編輯。 NC 圖形仿真系統(tǒng)的界面主要包括 :標(biāo)題欄、菜單欄、工具欄、 NC 程序編輯區(qū)和繪圖區(qū)，可分別通過 VB 程序中的菜單編輯器， ToolBar 與 ImageList 控件、 RichTextbox 等控件進(jìn)行創(chuàng)建，繪圖區(qū)用 Picturescale()函數(shù)建立。對(duì)于一些在外形和功能上相同或相似的控件，采用控件數(shù)組的方式統(tǒng)一設(shè)計(jì)事件相應(yīng)過程，不僅結(jié)構(gòu)清晰而且極大地提高了設(shè)計(jì)效率。 控件反饋的信息也相應(yīng)分為向用戶反饋的和系統(tǒng)反饋的兩種。 控件設(shè)計(jì) 控件是窗體上用于接收和反饋信息的直接交互窗口，控件接收的信息一部分來自于用戶的鍵盤輸入或鼠標(biāo)點(diǎn)擊，如文本框接收用戶鍵入的符合或數(shù)字，按鈕響應(yīng)用戶的鼠標(biāo)點(diǎn)擊事件 。而對(duì)于一些變化型窗體，如軌跡顯示窗體，一方面要隨用戶的操作而加載、卸載或變?yōu)椴豢梢姡硪环? 面還要完成相關(guān)參數(shù)信息的接收和傳遞，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證這些窗體的位置始終處于模擬顯示屏內(nèi)，并協(xié)調(diào)好窗體的前后 位置關(guān)系。卸載時(shí)，將其上一些控件所獲取的用戶輸入及其它一些參數(shù)值記憶下來，一部分傳入相應(yīng)的系統(tǒng)初始化文件中保存，以備下 次加載時(shí)調(diào)入，一部分傳入到全局變量或模塊變量中，以使其他加載窗體上的控件可以獲取這些信息。‘幻加載和卸載是窗體所響應(yīng)的兩種最主要的系統(tǒng)事件。 窗體的設(shè)計(jì) 整個(gè)交互界面由一個(gè)個(gè)窗體按一定的位置，以一定形狀組成。 常見的用戶觸發(fā)事件 當(dāng)用戶和系統(tǒng)進(jìn)行直接交流的時(shí)候，鼠標(biāo)、鍵盤是最可能使用的交互工具。它沒有 64K 字符容量的限制，并具有對(duì)文本指定格式的 8 功能。在本文系統(tǒng)中，自動(dòng)加工時(shí)選擇的“磁盤程 序”及程序編輯中選擇的“磁盤程序”、文件管理中的“新建文件”子菜單就使用了公共對(duì)話框控件。在本文系統(tǒng)中，比如顯示系統(tǒng)時(shí)間、刀具沿各坐標(biāo)軸移動(dòng)、卡盤轉(zhuǎn)動(dòng)、自動(dòng)加工數(shù)控程序等各項(xiàng)操作都是命令給定后，獨(dú)立于用戶周期性地執(zhí)行的操作，都是由定時(shí)器控件完成的。 （ 6） 定時(shí)器控件 (Timer)定時(shí)器是一個(gè)響應(yīng)時(shí)間的控 件。圖像控件不能用做容器。本文系統(tǒng)利用圖片框控件可以容納其它控件的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了仿真圖形顯示區(qū)、刀具類型展示區(qū)、 MDI 運(yùn)行界面、坐標(biāo)系 G54 的參數(shù)設(shè)置界面、刀偏表界面和刀補(bǔ)表界面。 （ 4） 圖片框控件 (PictureBox)圖片框控件是用來顯示圖形的，但同時(shí)它又可以作為其它控件的容器。 （ 3） 文本框控件 (TextBox)文本框控件用于顯示設(shè)計(jì)時(shí)輸入的或運(yùn)行時(shí)在代碼中賦予的控件信息。 （ 2） 標(biāo)簽控件 (Label)標(biāo)簽控件是 VB 中最簡單的控件，用于顯示文本說明信息。 7 可視化設(shè)計(jì)基本控件 （ 1） 命令按鈕控件 (Command)命令按鈕控件可以開始、中斷或者結(jié)束一個(gè)進(jìn)程。 （ 7） 事件驅(qū)動(dòng)模式 :通過事件的發(fā)生來觸發(fā)不同過程中的代碼，以推動(dòng)程序的進(jìn)程。 （ 5） 過程 :指事件發(fā)生時(shí)要執(zhí)行的代碼。 Windows 應(yīng)用程序?qū)儆凇笆录?qū)動(dòng)”模式，即只有當(dāng)事件發(fā)生時(shí)，程序才會(huì)運(yùn)行。 （ 2） 屬性 :就是對(duì)象具有的性質(zhì)，以表明對(duì)象的狀態(tài)。 雖然 IDE為我們提供了便捷的開發(fā)環(huán)境，但 VB 是一個(gè)基于對(duì)象的開發(fā)工具，而不同于傳統(tǒng)的基于過程的編程工具，所以我們必須明確以下幾個(gè)概念?？梢暬幊陶Z言的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面 :一是基于面向?qū)ο蟮乃枷?，引入了控件的概念和事件?qū)動(dòng) 。 面向 對(duì)象的 Visual 語言概述 VB 是基于對(duì)象的可視化程序開發(fā)工具，它的優(yōu)點(diǎn)在于能夠快捷、簡易地建立 Windows 應(yīng)用程序。 （ 3） 多態(tài)性 多態(tài)性使指相同的操作或函數(shù)、過程可作用于多種類型的對(duì)象上并獲得不同的結(jié)果。 （ 2） 繼承性 繼承性是子類自動(dòng)共享父類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和方法的機(jī)制，這是類之間的一種關(guān)系。 在一個(gè)對(duì)象內(nèi)部，某些代碼和或某些數(shù)據(jù)可以是私有的 ，不能被外界訪問。 面向?qū)ο蟮娜筇卣? （ 1） 封裝性 封裝機(jī)制將數(shù)據(jù)和代碼捆綁到一起，避免了外界的干擾和不確定性。一般還要對(duì)參數(shù)加以說明，參數(shù)可以是認(rèn)識(shí)該消息的對(duì)象所知道的變量名，或者是所有對(duì)象都知道的全局變量名。在對(duì)象的操作中，當(dāng)一個(gè)消息發(fā)送給某個(gè)對(duì)象時(shí)，消息包含接收對(duì) 象去執(zhí)行某種操作的信息。類具有操作，它是對(duì)象的行為的抽象，用操作名和實(shí)現(xiàn)該操作的方法來描述。因此，對(duì)象的抽象是類，類的具體化就是對(duì)象，也可以說類的實(shí)例是對(duì)象。 面 向?qū)ο蟪绦蛑械幕靖拍? （ 1） 對(duì)象 對(duì)象是由數(shù)據(jù)和容許的操作組成的封裝體，與客觀實(shí)體有直接對(duì)應(yīng)關(guān)系，它不僅能表示具體的事物，還能表示抽象的規(guī)則、計(jì)劃或事件。 5 2 系統(tǒng)開發(fā)工具及運(yùn)行環(huán)境 面向?qū)ο蠹夹g(shù) 所謂面向?qū)ο缶褪腔趯?duì)象概念，以對(duì)象為中心，以類和繼承為構(gòu)造機(jī)制，來認(rèn)識(shí)、理解、刻畫客觀世界和設(shè)計(jì)、構(gòu)建相應(yīng)的軟件系統(tǒng)。如東京農(nóng)工大學(xué)機(jī)械學(xué)院的實(shí) 驗(yàn)室就正在進(jìn)行幾種預(yù)測(cè)性的有關(guān)切削加工仿真技術(shù)軟件的研究。目前，許多科技人員正在進(jìn)行生產(chǎn)工程中最基礎(chǔ)的切削加工技術(shù)的研究，其中多數(shù)研究的目的是在弄清楚加工現(xiàn)象的同時(shí)，對(duì)加工過程進(jìn)行預(yù)測(cè)。國內(nèi)對(duì)于數(shù)控機(jī)床加工仿真的研究主要在具體應(yīng)用對(duì)象方面，在具體的技術(shù)實(shí)現(xiàn)上也主要是應(yīng)用 OpeNGL顯示動(dòng)畫技術(shù)，也有少量是應(yīng)用部分 CAD/CAM 系統(tǒng)的仿真模塊實(shí)現(xiàn)的。同濟(jì)大學(xué)研制的數(shù)控程序微機(jī)動(dòng)畫仿真系統(tǒng)，以二維圖形方式動(dòng)態(tài)模擬加工過程，能滿足生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)性要求。任意改變 :用戶可利用該軟件提供的交互式建模環(huán)境，定義刀具、工件、夾具及其裝夾、甚至加工中心的模型。又如清華大學(xué)、華中理工大學(xué)CAD 中心聯(lián)合開發(fā)的“通用加工過程仿真器 GMPS”，在 SGI 工作站及高檔微機(jī)上能實(shí)現(xiàn)三種典型的加工中心 (立式、臥式、車削 )加工過程的仿真 。比如由北京市斐克科技有限責(zé)任公司研制開發(fā)的 VNUC 仿真軟件、由南京宇航自動(dòng)化技術(shù)研究所研制開發(fā)的宇航仿真軟件、由上海宇龍軟件工程有限公司研制開發(fā)的宇龍仿真軟件等都是近年來比較知名的 國內(nèi)數(shù)控仿真軟件，被用于全國數(shù)控技能大賽和數(shù)控人才的培訓(xùn)中。意大利 Bologna 大學(xué)用 B 樣條曲面建立端銑刀與工作臺(tái)模型，采用真實(shí)感圖形顯示銑床精加工過程。韓國 TurboTEK 公司開發(fā)出面向培訓(xùn)的虛擬數(shù)控車削及銑削加工環(huán)境，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)控的幾何仿真并配有聲音信息。日本東京大學(xué)開發(fā)了 KOSMO 柔性制造系統(tǒng)仿真器。 數(shù)控仿真系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì) 國外在數(shù)控加工過程仿真方面做了許多工作。 （ 3） 本研究為我們提供一次設(shè)計(jì)仿真軟件的機(jī)會(huì)，可以提高教師的科研水平。 （ 2） 利用網(wǎng)絡(luò)傳輸 NC 程序，避免人為輸入誤操作，縮短程序輸入時(shí)間。然而數(shù)控設(shè)備價(jià)格 昂貴，學(xué)校的條件非常有限，不可能購買大量的數(shù)控設(shè)備供學(xué)生進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí)。 意義： 本課題主要研究基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)控車床實(shí)訓(xùn)操作仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的 3 意義如下： （ 1） 可以減少實(shí)際使用的數(shù)控設(shè)備。 鑒于上述原因，再加上數(shù)控教學(xué)本身的特點(diǎn) :編程難，操作容易。雖然目前市場(chǎng)上有不少先進(jìn)的仿真軟件，但它們所能解決的大都是些共性的問題，并且價(jià)格昂貴。在目前如何培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需求的數(shù)控操作技工人才主要存在兩方面的問題 :一方面培養(yǎng)的對(duì)象多，另一方面資金設(shè)備受到嚴(yán)格的限制且安全系數(shù)低。 選題背景與意義 選題背景： 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，各行各業(yè)在設(shè)備方面普遍采用數(shù)字控制己成為當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的一大主流。目前應(yīng)用 C++語言及面向?qū)ο蟮姆椒?(00P)開發(fā)仿真系統(tǒng)己成為發(fā)展潮流。仿真技術(shù)的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密相連。這種假定的理想狀態(tài)不能將切削過程中的隨即干擾如工件硬點(diǎn)造成的材質(zhì)變化、振動(dòng)造成的切深變化等因素考慮進(jìn)去，是仿真系統(tǒng)不能真實(shí)地反映實(shí)際切削過程。 物理仿真考慮理想狀態(tài)，與實(shí)際有較大差距。目前的仿真系統(tǒng)大多數(shù)只能進(jìn)行幾何仿真，即到位 軌跡仿真、工件與刀具的干涉校驗(yàn)等，有人稱之為 NC 校驗(yàn)。銑螺旋槽、銑齒輪等多種銑削形式 。同時(shí)這些加工方法的仿真也局限在很窄的范圍內(nèi)。由于機(jī)械加工過程仿真還處于起步階段，目 前存在以下幾方面的問題： 仿真的加工形式少，研究范圍窄。另一種是將加工過程仿真作為系統(tǒng)的一部分，重點(diǎn)在于構(gòu) 2 造完整的虛擬制造系統(tǒng)。 數(shù)控加工仿真存在的問題 進(jìn)行機(jī)械加工過程仿真，主要存在以下兩種情況。 數(shù)控加工仿真軟件的主要特點(diǎn)是具有 CAD/CAM 的系統(tǒng)集成性，比較成熟的 CAM 系統(tǒng)主要以兩種形式實(shí)現(xiàn) CAM/CAM 系統(tǒng)集成：一體化的 CAD/CAM系統(tǒng) (如 :UGII， Euclid， Pro/ENGINEER 等 )和相對(duì)獨(dú)立的 CAM 系統(tǒng) (如 :Mastercam, Surfcam 等 )。虛擬制造技術(shù)使廠家可以在不同的城市甚至不同可國家通過 Inter/Intr