摘 要摘 要近年来，随着我国现代化进程加快，建筑、汽车、造船等加工制造业在经济领域中的地位逐年升高，管材的应用也显得越来越重要，而管材在使用时需要先经过精准切割，确保切割后的管材在焊接后能够符合使用标准。这就要求切割管材时应严格按照工作需求，沿预设相贯线进行切割。目前相贯线切割多采用数控切割机进行切割，数控切割机在数十年的发展中已经形成智能、方便、多功能等特点。而我国现今市场上使用的切割机大多不能完成三维管材的有效切割，工作效率较低，增加成本，同时还不能保证切割的成果是否符合要求。因此，本文主要对切割机的数控系统进行探讨、研究，采用多轴数控的形式设计切割机，对数控系统进行深入研究。同时，对管材相贯线进行建模，分析其模型，通过仿真结果检验切割系统是否合理，实现对切割机数控系统的优化。本文的主要研究内容如下:第一章为绪论部分，简要叙述相贯线切割技术及数控切割机的发展历程和现今国内外现状，同时给出本论文研究的主要内容。第二章给出五轴联动切割机的主要定义，对数控系统硬件部分的上位机、下位机和伺服驱动部分进行设计。第三章是基于方管、圆柱管切割的相贯线数学建模。第四章是圆柱管与圆柱管相贯线的仿真。最后，作者对本文的研究内容进行总结，并对数控切割机发展进行了展望。关键词相贯线；数控切割；伺服驱动；设计
目 录
第一章 绪论 1
1.1相贯线切割技术的发展 1
1.2数控切割机国内外现状 2
1.3本论文的主要研究内容 3
1.4本章小结 4
第二章 数控切割系统的构成 5
2.1五轴联动切割机的基本原理 5
2.2数控切割机的硬件系统 6
2.2.1伺服系统 6
2.2.2数控系统 7
2.2.3 PMAC简介 9
2. 3本章小结 10
第三章 基于方管、圆管切割的相贯线数学建模 11
3.1相贯管件的分类 11
3.2 相贯线切割的原理与算法 11
3.2.1相贯管材的一般切割原理 11
3.2.2 相贯线控制算法 12
3.3相贯线数学模型的建立 12
3.3.1圆柱管和圆柱管相贯数学模型的建立
 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072# 
12
3.3.2方管和方管相贯数学模型的建立 14
3.3.3方管和圆柱管相贯数学模型 16
3.3.4方管和圆锥管相贯数学模型的建立 17
3.4管件相贯切割坡口的研究 18
3.5本章小结 21
第四章 相贯线的仿真 22
4.1 OpenGL的渲染机制 22
4.2相贯管材仿真算法的研究 22
4.3坡口轨迹的仿真 23
结论 26
致谢 27
参考文献 28
 第一章 绪论
21世纪以来，我国现代化进程进一步加快，焊接技术的重要性得到巨大提升，在汽车、建筑、造船等制造业中运用越来越广泛。而管材的切割是焊接前必要的加工工程。对切割技术的改善不仅可以提高生产效率，确保焊接质量，还能降低企业生产成本，减少企业生产周期，从而为企业创造更多利益。
1.1相贯线切割技术的发展
20世纪中期以来，相贯线切割技术在半个多世纪的发展中，实现了从手工加工到半自动加工，再到现今的全自动加工，目前国外很多公司都已研究出可以一次性成型的相贯线切割技术。
20世纪70年代前，我国科研技术还处在相对较低的层面，国内的数控技术发展缓慢，对相贯线的研究基本为零，面对很多需要切割的管材时，大多采用手工加工，生产一辆汽车可能需要很多人一直手工切割、焊接一年的时间才能完成，不仅效率低，对劳动人员也是一种折磨。随着我国改革开放，越来越多新的技术进入国内，国内开始出现半自动的切割设备，工作人员在确认好所需管材后，进行切割，但是这种情况仍然需要人员不时的手动控制。20世纪末，国内数控切割的技术有了质的飞跃，越来越多的企业研制开发了自动切割机，不过，这些切割机仍然难以满足有坡口的相贯线切割，许多管材需要多次加工才能满足工作要求。
进入21世纪之后，随着数控技术的广泛使用，之前难以完成自动工作的相贯线切割机大多被淘汰，转化为能够多轴同时进行并完成对坡口的自动切割的数控切割机，工作人员通过对所需切割钢材模型进行数学分析，建立数学模型，再用程序语言将数学模型转化为计算机可以识别的内容，加载到切割机数控系统中，完成全自动的切割形式。越来越多的公司对数控切割机深入研究，目前市面上的切割机逐渐形成自动化、便捷化的新生代相贯线。
在建筑、机械、石油、化工等领域经常会碰到管材与管材之间相互接连的情况，这也需要工作人员对相贯线的深入研究，对相贯线轨迹进行数学建模后汇编成程序语言输入到数控系统中，实现对多种复杂切割情况的灵活应对，提高工作效率，加快工作速度，确保需要复杂加工的管材能够满足工作需求，为我国社会主义现代化建设提供光和热，为早日实现现代化作出贡献。
然而，现今我国的中小企业仍然使用手工或半自动的切割方式，这一类切工方式在现在的经济发展中不仅降低生产效率，增加劳动成本，还会增加企业的生产周期，浪费企业资源。随着前自动加工的迅猛发展，研究并推广数控切割技术显得至关重要。相信在不久的将来，数控相贯线切割机会成为相贯线切割的主流设备，提高企业工作生产效率，降低劳动成本，推动我国经济进一步提升。
1.2数控切割机国内外现状
21世纪以来，虽然国际上数控切割技术飞速发展，越来越多的公司能够设计并使用全自动数控切割机，即使面对复杂的管材也能高效切割，然而我国的一些企业仍停留在半自动的切割技术上，甚至一些大的企业也不能实现切割机的全自动化，仍然需要半自动或人为的对切割加工进行操作，才能确保切割管材符合需求，这一类切工方式在现在的经济发展中不仅降低生产效率，增加劳动成本，还会增加企业的生产周期，浪费企业资源。在建筑、机械、石油、化工等领域经常会碰到管材与管材之间相互接连的情况，这也需要工作人员对相贯线的深入研究，对相贯线轨迹进行数学建模后汇编成程序语言输入到数控系统中，实现对多种复杂切割情况的灵活应对，提高工作效率，加快工作速度，确保需要复杂加工的管材能够满足工作需求，为我国社会主义现代化建设提供光和热，为早日实现现代化作出贡献。然而，现今我国的中小企业仍然使用手工或半自动的切割方式，这一类切工方式在现在的经济发展中不仅降低生产效率，增加劳动成本，还会增加企业的生产周期，浪费企业资源。随着前自动加工的迅猛发展，研究并推广数控切割技术显得至关重要。相信在不久的将来，数控相贯线切割机会成为相贯线切割的主流设备，提高企业工作生产效率，降低劳动成本，推动我国经济进一步提升。

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