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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:吳文義
研究生(外文):Wengee_Wu
論文名稱:鞋楦曲面加工系統之研究
論文名稱(外文):Study of a Shoe Last Surface Machining System
指導教授:林志哲林志哲引用關係佘振華佘振華引用關係
指導教授(外文):Chih-Jer LinChen-Hua She
學位類別:碩士
校院名稱:大葉大學
系所名稱:機械工程研究所碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:100
中文關鍵詞:鞋楦夾具規劃粗加工虛擬工具機
外文關鍵詞:Shoe lastFixture planningRough machiningVirtual machine tool
相關次數:
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鞋楦模型為多個自由曲面所建構而成的多重曲面,在銑削過程中需多次翻轉方可達到加工目的。目前雖有許多自由曲面路徑規劃之文獻,但卻較少針對鞋楦模型製作之CAM加工系統作探討。本研究以鞋楦模型為加工載具,解析IGES (Initial Graphics Exchange Specification)格式的鞋楦模型檔案,並加入鞋楦模型之各曲面之夾具規劃,完成粗加工、中加工、精加工之刀具路徑編排,並透過後處理器產生NC程式,並利用本研究依據VERICUT機台檔案所開發之虛擬工具機模組模擬NC格式檔案。本系統使用Borland C++ Builder 6.0為視窗程式開發工具,並使用OpenGL 3D繪圖函式庫達到互動式之視窗程式及3D模型顯示。一般業界鞋楦加工之粗加工採用直接對精加工曲面偏移一段距離當作粗加工面,本論文在鞋楦粗加工部份,使用等高區間邊界聯集的粗加工演算方式,且利用VERICUT 軟體做切削模擬,並實際於五軸加工機切削鞋楦模型,以驗證本文所發展演算法之正確性。

關鍵詞: 鞋楦,夾具規劃,粗加工,虛擬工具機
A shoe last model consists of several free-form surfaces which should be rotated many times while machining. Although there are many studies investigating tool path planning for free-form surface, relatively few studies have addressed the CAM system for manufacturing the shoe last model. This study uses the shoe last as an example to develop a CAM system. The developed system can analyze the model in IGES (Initial Graphics Exchange Specification) format and generate the fixture planning to obtain the rough, semi-finish, and finish tool path. The NC code is generated by the developed postprocessor. A virtual reality environment has been developed to construct the virtual machine tool by analyzing the VERICUT machine file and then the generated NC code can be simulated by the developed virtual machine tool module. In this system, we use Borland C++ Builder 6.0 as a window program development tool, and the OpenGL 3D graphics library to achieve an interactive window interface and 3D models display. In industry, they often use the method that directly offsets the surface of finish machining some distances as the surface of rough machining. In this study, we part interval by contour line and compare boundary union to obtain the tool path of rough machining. The VERICUT software is used to simulate the cutting action and trial cut on the five-axis machine tool validates the effectiveness of the proposed algorithm.

Key Words: Shoe last, Fixture planning, Rough machining, Virtual machine tool.
封面內頁
簽名頁
授權書............................................................................................... iii
中文摘要........................................................................................... iv
英文摘要............................................................................................ v
誌謝................................................................................................... vi
目錄.................................................................................................. vii
圖目錄................................................................................................ x
表目錄............................................................................................. xiv

第一章 緒論及文獻回顧................................................................ 1
1.1 前言........................................................................... 1
1.2 相關文獻回顧........................................................... 2
1.2.1 曲面加工之相關研究..................................... 2
1.2.2 粗加工演算之相關研究................................. 2
1.2.3 夾具規劃之相關研究..................................... 3
1.2.4 後處理演算之相關研究................................. 4
1.2.5 虛擬工具機之相關研究................................. 4
1.3 論文架構................................................................... 5
第二章 系統相關技術介紹............................................................ 7
2.1 IGES檔案格式介紹.................................................. 7
2.1.1 IGES各區間介紹............................................ 9
2.1.2 IGES圖元分類.............................................. 11
2.2 128 Rational B-Spline Surface 圖元介紹............... 13
2.3 OpenGL介紹............................................................ 15
2.3.1 OpenGL繪圖函式庫簡介............................. 16
2.3.2 OpenGL函式命名及緩衝區......................... 16
2.4 VERICUT .mch檔案格式介紹................................ 18
2.5 STL檔案格式介紹................................................... 19
2.6 多軸工具機座標系統介紹...................................... 23
2.6.1 座標系定義................................................... 23
2.6.2 齊次座標轉換矩陣....................................... 24
第三章 程式介面及相關模組開發.............................................. 28
3.1 程式介面介紹.......................................................... 28
3.2 主要模組.................................................................. 30
3.2.1 精加工模組................................................... 30
3.2.2 中加工模組................................................... 36
3.2.3 粗加工模組................................................... 39
3.2.4 夾具規劃模組............................................... 45
3.2.5 路徑模擬模組............................................... 48
3.2.6 後處理模組................................................... 57
3.2.7 虛擬機台模組............................................... 67
3.3 輔助模組................................................................. 74
3.3.1 顯示模組...................................................... 74
3.3.2 IGES資訊模組............................................. 81
3.4 額外模組................................................................. 82
第四章 結果與討論...................................................................... 87
4.1 VERICUT軟體模擬切削........................................ 87
4.2 實體切削.................................................................. 89
第五章 結論與展望...................................................................... 94
5.1 結論.......................................................................... 94
5.2 未來展望.................................................................. 96
參考文獻.......................................................................................... 98
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