● 摘要
制造业数字化是当今世界制造业发展的大趋势，数字化技术在制造领域的研究与应用促进了生产力的发展。本文以导管类零件为研究对象，在分析了国内外导管数字化制造技术研究现状的基础上，针对导管弯曲加工仿真系统过程中的关键技术进行了深入的研究，同时开发了相应的软件系统。论文的主要研究工作包括如下几个方面：（1） 针对当前生产中导管加工存在的主要问题，分析了导管加工技术的现状和发展趋势，提出了本课题研究内容，为导管数字化制造奠定了基础。（2） 研究和解决了数控弯管加工过程仿真中的机床建模以及导管成形仿真等关键技术，建立了数控弯管机床的总体仿真模型。给出了仿真指令的定义和描述导管中心线的分段有理二次Bèzier参数曲线约束方程表示，实现了弯管加工过程仿真中导管的动态成形。（3）提出了一个基于仿真指令的碰撞干涉模型和基于扩展OBB(Oriented Bounding Box)树的碰撞检测算法。在分析数控弯管加工过程仿真中碰撞检测的特点基础上，基于数控弯管仿真系统中导管的分段表示方法，采用基于仿真指令的碰撞干涉模型和导管扩展的OBB树的碰撞检测算法，实现了导管加工过程中的碰撞检测。基于仿真指令的碰撞干涉模型剔除了场景中明显不参与碰撞测试的物体及导管段，实现了导管加工过程仿真中碰撞检测物体对的初级过滤。导管扩展OBB树把变形导管的碰撞检测问题转化为已成形导管段的碰撞检测问题。（4）基于以上研究工作，开发了导管弯曲加工仿真系统—TBS。在分析系统需求的基础上，基于面向对象的设计思想，给出了系统的面向对象设计模型，并介绍了系统的运行和开发环境。