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义齿专用数控虚拟机床的实现与加工仿真

2020-12-11阅读(667)

义齿专用数控虚拟机床的实现与加工仿真

论文摘要

由于中国人口老龄化的加重和生活水平的提高,人们对口腔修复提出了更高的要求。而国内目前义齿加工主要还是采用传统的手工制作方法,该种方法不仅工序繁琐,制作周期长,消耗人力资源多,牙齿不美观,而且不能满足现代临床一次性就诊的要求。国外已有多种商品化的临床椅旁型义齿CAD/CAM系统,这类系统加工方法不但操作简单、加工时间短,外形美观,而且整个过程可在患者旁边完成,满足现代临床一次性就诊要求。所以研究出一套适合中国国情的义齿CAD/CAM系统就显得十分必要了。由于每个修复体表面复杂不能用手工完成其程序的编程,如何保证利用软件生成的数控程序的正确性；如何保证义齿在多轴联动加工中不发生过切、欠切、碰撞等现象,从而造成不必要的损失,成为义齿数控加工中的难点。通过查阅义齿加工相关文献资料,系统研究了义齿加工系统研究现状及应用前景。深入学习了UG加工模块和后处理模块,对专业数控仿真软件VERICUT进行了全面的学习。探讨了利用五轴数控机床加工义齿的必要性,并计算了义齿加工参数、给出了义齿加工策略。利用UG的CAD模块构建了五轴数控机床模型,在CAM模块中完成了对义齿加工数控程序的生成,并利用UG POST制作了义齿专用数控机床的后处理文件,利用后处理文件生成了可被机床直接执行的数控代码；在调入由UG输出的STL模型和数控程序的基础上,运用VERICUT实现了义齿数控加工过程仿真,并检验了加工质量检验。由于刀具路径是通过软件自动生成的,所以有必要对程序进行优化,通过VERICUT优化模块的优化,从而缩短加工时间。本文利用虚拟加工技术可以解决义齿实际加工中遇到的各种问题,提高编程速度,缩短加工时间,降低生产成本,提高加工质量。通过仿真对课题理论研究部分的内容进行了验证,证明利用UG和VERICUT相结合对义齿进行虚拟加工是一种可行的方法。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 国内外义齿CAE/CAM系统发展现状
  • 1.2.1 传统口腔修复工艺和现代口腔CAD/CAM技术
  • 1.2.2 国内义齿CAD/CAM加工系统
  • 1.2.3 国外CAD/CAM义齿加工系统
  • 1.3 虚拟制造
  • 1.3.1 虚拟制造技术
  • 1.3.2 义齿虚拟制造的关键技术
  • 1.4 课题研究的任务
  • 第2章 义齿加工系统与工艺规划
  • 2.1 义齿CAD/CAM系统
  • 2.1.1 激光扫描系统
  • 2.1.2 数据处理系统
  • 2.1.3 小型数控加工系统
  • 2.2 CAD/CAM义齿加工系统分类
  • 2.2.1 “椅旁”型系统
  • 2.2.2 “技工室”型系统
  • 2.3 机床选择
  • 2.4 义齿毛坯的加工性分析
  • 2.5 加工刀具设计
  • 2.5.1 刀具材料选择
  • 2.5.2 加工刀具设计
  • 2.6 义齿加工工艺分析
  • 2.6.1 走刀路线的选择
  • 2.6.2 加工参数的确定
  • 2.6.3 电机选择
  • 2.6.4 卡具设计
  • 2.7 数控系统的选择
  • 第3章 自动生成加工路径
  • 3.1 自动编程
  • 3.1.1 自动编程的分类
  • 3.1.2 自动编程的基本原理
  • 3.1.3 UG自动编程软件
  • 3.2 义齿模型数据库
  • 3.2.1 模型校准
  • 3.2.2 标准牙齿数据库
  • 3.3 刀具轨迹的创建
  • 3.3.1 加工坐标系的设定
  • 3.3.2 加工操作类型的确定
  • 3.3.3 驱动方式选择
  • 3.3.4 切削方式的选择
  • 3.3.5 加工刀具的建立
  • 3.3.6 刀具轨迹的生成
  • 3.4 软件设计
  • 3.4.1 UG与VERICUT连接的接口配置
  • 3.4.2 用户化模版定制
  • 第4章 五轴联动插补技术与程序后处理
  • 4.1 曲线插补技术
  • 4.2 曲线插补方法
  • 4.2.1 Bezier曲线
  • 4.2.2 B样条曲线
  • 4.2.3 NURBS插补方法
  • 4.2.4 曲线插补的处理方式
  • 4.3 后处理坐标变换
  • 4.3.1 五轴双转台机床运动变换模型
  • 4.3.2 运动方程求解
  • 4.4 UG POST制作后处理器
  • 4.4.1 机床参数设置
  • 4.4.2 程序与刀具路径
  • 第5章 义齿专用数控机床的建立
  • 5.1 义齿加工虚拟机床模型的建立
  • 5.2 VERICUT简介
  • 5.3 在VERICUT中对虚拟机床进行配置
  • 5.3.1 建立机床组件树
  • 5.3.2 刀具文件的建立
  • 5.3.3 设定虚拟机床参数
  • 第6章 义齿加工仿真与刀具轨迹优化
  • 6.1 VERICUT义齿加工质量检查
  • 6.1.1 VERICUT中的机床干涉检查
  • 6.1.2 加工质量检查
  • 6.2 VERICUT切削速度优化
  • 6.2.1 VERICUT切削速度优化方法
  • 6.3 基于VERICUT数控刀具轨迹优化
  • 6.3.1 基于VERICUT的优化设计数学模型的建立
  • 6.3.2 优化结果分析
  • 第7章 结论和展望
  • 7.1 结论
  • 7.2 展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表论文情况
  • 致谢

    • 相关论文文献

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