数控机床加工中,由于NC程序的编写错误或工作人员的误操作等导致数控机床加工中刀具与工件、夹具等环境设备及环境设备之间发生碰撞,进而导致刀具的损坏和设备事故的发生。虚拟数控机床的碰撞检测系统就是在实际加工之前,三维动态的模拟数控机床的加工过程,并对加工环境中的设备模型进行碰撞检测,从而避免加工事故的发生。本论文在分析各种建模方法的基础上,设计了可重构的虚拟数控机床加工环境的建模方法,并采用构造的实体建模法(CSG)构建虚拟机床加工环境中的设备模型。在分析总结国内外各种碰撞检测算法优缺点的基础上,采用从粗检测到精检测的检测策略,提出了一种适用于数控机床碰撞检测的算法。本文的主要工作包括以下几个方面:1.采用面向对象思想,设计可重构的虚拟数控机床加工环境。在比较各种建模方法优缺点的基础上,采用基本几何体素的实体建模法构建加工环境中的设备模型。通过几何体素的交、并、差来形成复杂的零部件模型,不仅能够直观的体现设备模型,还为确定碰撞发生的确切位置奠定基础。2.针对虚拟数控机床加工环境中的设备模型,设计了由粗检测到精检测的碰撞检测算法。考虑到机床碰撞检测中的效率要求,碰撞检测算法有效的利用了AABB包围盒的简单性原则,并通过包围盒的预处理、包围盒的分割等步骤减少包围盒树的节点,提高了碰撞检测的效率。3.在VC++6.0环境下,采用面向对象的编程思想,定义基本几何体素,并实现碰撞算法的验证。