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制造领域中的逆向工程是指对已存在的实物模型或零件进行测量,根据测量数据重构出实物的CAD模型并通过加工复现实物原型的一个过程。逆向工程的相关技术是先进制造技术的重要组成部分。CAM模块是集成化逆向工程CAD/CAM系统的关键模块之一,主要功能是按照实测零件模型信息、刀具参数、工艺参数和数控机床描述信息,制定合理的加工方案,正确计算刀位轨迹,并进行必要的干涉检查和后置处理,输出数控加工指令。CAM模块的研究和开发对于成功实施集成化逆向工程CAD/CAM系统具有重要的理论意义和工程应用价值。 目前逆向工程CAM模块的技术方案主要有两种方法。一种是直接从测量数据生成刀位轨迹,进行数控加工,这种方法广泛应用于复杂模具的反求工程系统中;另外一种是首先建立测量数据点的参数化曲面模型,然后对参数曲面进行数控加工刀位规划。本文系统分析了集成化逆向工程CAD/CAM系统中CAM模块的功能模型和信息集成模型,提出了采用NURBS参数化曲面方法构造零件加工表面的数学模型,利用Pro/Toolkit工具在Pro/NC环境实现CAM功能的技术方案,并以此为基础开发了有机集成于逆向工程CAD/CAM系统、具有较强自动处理能力的CAM模块。研究和开发实践表明本文提出的方案较先进,具有可行性和实用性。 本文的理论研究与研制开发工作主要包括: (1)利用测量数据构造零件的数学模型是逆向工程的关键技术之一。本文对比分析了目前常用的构造方法,指出本文研究的集成化逆向工程CAD/CAM系摘要统应该采用非均匀有理B样条曲线曲面(NURBs)方法。文中研究了基于NURBS方法进行零件模型重构和数控加工的数学方法。 (2)本文利用Pro甩ngineer提供的二次开发工具Pro/Toolkit创建曲面铣削数控程序生成器,对Pro闪C曲面铣削数控加工功能进行封装。文中提出运用动态连接库技术,通过ODBC方式开发工艺信息数据库与Pro/E ngineer的接口,实现了逆向工程CAM模块与工艺信息数据库的有机连接,从而使得曲面铣削数控程序生成器从工艺信息数据库自动获取加工参数信息,完成自由曲面的数控加工程序的自动生成。 (3)本文设计和开发了集成化逆向工程系统的CAM模块,主要由五个部分组成:工艺信息数据库管理、数控加工工艺信息处理、曲面铣削数控程序生成器、加工仿真以及后置处理。该模块操作简单,人工干预少,具有较强的自动处理能力,实现了与集成化逆向工程CAD/CAM系统的有机集成。