[发明专利]一种喷丸强化工艺的可视化仿真监测系统及其方法

说明书

一种喷丸强化工艺的可视化仿真监测系统及其方法，其中仿真监测系统包括3D数模构建模块；坐标系模块，用于确定和标定加工坐标系和工件坐标系；三维图形处理模块，用于在工件表面生成喷丸路径，将喷丸路径离散为若干个目标点，并输出每个目标点的三维坐标信息；喷丸程序编制模块，将得到的每个目标点运动轨迹的信息编制为数控机床所识别的编程语言；仿真模块，通过喷丸设备3D模型数据执行得到的编程语言，实现对工件的离线喷丸可视化仿真。本发明实现喷丸加工工艺的离线仿真，该方法可大大提高生产效率，且安全性更高，显著改善人为误差，提高设备使用寿命：结合喷嘴运动数字仿真模拟和干涉检测，可缩短新产品的开发周期，降低工人劳作强度。

技术领域

本发明涉及喷丸仿真技术，尤其一种喷丸强化工艺的可视化仿真监测系统及其方法。

背景技术

喷丸强化工艺是一种主要用于改变工件表面起裂，导致发生宏观脆性断裂的冷加工工艺，与其他表面处理工艺相比具有实施方便、效果显著、适应面广、消耗低等特点,是提高工件可靠性和耐久性的有效途径之一,广泛应用于航空、军工、汽车等领域。

传统的示教编程需要技术人员记录下喷嘴的每个轨迹点，往返于喷丸设备工作台与操作面板，工作强度大且存在安全隐患，编程效率极低且程序正确率不高，难以通过人工判断程序的准确性。

为了解决该问题，本领域技术人员进行了各种创新和尝试，如中国专利ZL201510102659.2公开的用于确定复杂曲面形状工件激光喷丸成形工艺参数的方法，该方法利用激光喷丸取代传统的机械喷丸，从本质了上改变了喷丸设备的结构和操作流程，显著改善了喷丸的工艺；然而该应用成本较高，实际推广应用效果有限，因此目前喷丸工艺迫切需要一种简单有效的基于工件数模的喷丸轨迹离线编程、仿真和监测方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种喷丸强化工艺的可视化仿真监测系统及其方法，它具有操作可靠稳定，仿真高效安全的优点。

本发明是这样来实现的，一种喷丸强化工艺的可视化仿真监测系统，其特征在于，它包括3D数模构建模块，用于构建喷丸设备和工件的3D模型数据；坐标系模块，用于确定和标定加工坐标系和工件坐标系，并将工件坐标系向加工坐标系转换；三维图形处理模块，用于在工件表面生成喷丸路径，将喷丸路径离散为若干个目标点，并输出每个目标点的三维坐标信息；喷丸程序编制模块，将得到的每个目标点运动轨迹的信息编制为数控机床所识别的编程语言；仿真模块，通过喷丸设备3D模型数据执行得到的编程语言，实现对工件的离线喷丸可视化仿真。

它还包括仿真干涉检查模块，用于在仿真模块仿真过程中检测喷丸设备与工件的干涉。

它还包括喷丸路径规划模块，用于根据加工件的不同型面规划符合喷丸强度的喷丸路径。

优选的是：所述喷丸程序编制模块还包括工件特征识别模块，该工件特征识别模块对待喷丸工件特征识别产生喷丸轨迹所需要的目标点阵。

本发明还记载了一种喷丸强化工艺的可视化仿真监测方法，其特征在于，该方法基于上述可视化仿真监测系统，它包括如下步骤：

(1)通过3D数模构建模块构建需加工工件的三维数模以及喷丸设备的三维数模，其数模尺寸比例要求为1:1；

(2)由坐标系模块通过三个不在同一直线上的点确定加工坐标系，而后在加工坐标系中测量出三个基准点坐标M，确定工件坐标系，再从工件坐标系中测出相对应的三个基准点坐标R；

(3)为保证喷头的垂直入射的条件，由喷丸路径规划模块根据加工件的不同型面规划符合喷丸强度的喷丸路径；

(4)将喷丸设备三维数模以文件的导入仿真模块中，准备仿真；