面向虚拟制造的数控加工仿真技术研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 面向虚拟制造的数控加工仿真技术 研究 【摘 要】随着科技的不断发展， 计算机技术越来越多的应用于机械加工 中。虚拟制造作为一种计算机模拟技术， 在数控加工等领域得到了广泛应用。与 传统数控加工相比，虚拟制造技术的应 用大大节约了生产成本，不仅提高了生 产质量和生产效率，也减少了材料浪费。 此外，将虚拟制造应用于数控加工技术， 还可以实现对远程客户或学习人员进行 演示。本研究对面向虚拟制造的数控加 工技术的特点及意义进行了探究，并简 要介绍了虚拟技术在数控加工中的具体 应用。 中国论文网 /8/view-12933425.htm -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 【关键词】虚拟制造；数控加工； 仿真技术 0 前言 近几年来，数控加工技术得到了 飞速发展，但传统数控加工技术在完成 程序单的编写后必须进行首件试加工， 以判断程序的可靠性。这一过程消耗了 大量的人力物力。而虚拟制造技术可以 通过计算机，对产品的设计和加工在三 维空间中进行模拟。将虚拟制造应用于 数控加工可以部分和完全代替试切环节， 从而大大节约数控加工的生产成本。 1 虚拟制造数控加工技术概述 1.1 虚拟制造数控加工技术的意 义 虚拟现实技术是使用感官组织仿 真设备和真实或虚幻环境的动态模型生 成或创造出人能够感知的环境或现实， 使人能够凭借直觉作用于计算机产生的 三维仿真模型的虚拟环境。基于虚拟现 实技术的虚拟制造技术是在一个统一模 型之下对设计和制造等过程进行集成， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 它将与产品制造相关的各种过程与技术 集成在三维的、动态的仿真真实过程的 实体数字模型之上。而数控加工则是 20 世纪 40 年代后期发展起来的一种自动 化技术，它综合了计算机、自动控制、 自动检测及精密制造等学科内容，目前 在机械制造业中得到了广泛应用。将虚 拟制造应用于数控加工技术，目的是在 产品设计阶段，借助建模与仿真技术并 行地模拟出产品未来制造过程，检测产 品的可制造性等。从而有力地降低由于 前期设计给后期制造带来的回溯更改， 达到产品的开发周期和成本最小化、产 品设计质量的最优化和生产效率的最大 化。 1.2 虚拟制造数控加工技术的特 点 传统机床加工效率低，工人手工 操作劳动量大，容易因为人为原因而导 致工件质量不均衡。而虚拟制造技术将 从根本上改变了设计、试制、修改设计、 规模生产的传统制造模式。在产品真正 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 制出之前，首先在虚拟制造环境中生成 软产品原型，对其性能和可制造性进行 预测和评价，从而缩短产品的设计与制 造周期，降低产品的开发成本。将虚拟 制造应用于数控加工，可以通过软件模 拟工件的加工流程和加工效果，对所编 流程中出现的不当操作，如过切和撞刀 等及时加以修正。虚拟制造技术可以通 过相关软件，真实地模拟出材料加工的 三维场景，包括对毛坯的选材和设置、 机床位置，选择刀具、编辑加工程序并 进行动画模拟。在此过程中，用户可以 清晰的观察到每一步流程后工件所处的 状态，并对加工完成的成品进行三维测 量，检测其表面粗糙度，再根据实际需 要改变刀具进给量和其他参数。将虚拟 制造技术应用于数控加工，不仅有利于 技术人员更好地改进加工流程，也便于 对新从业人员进行教学。虚拟制造数控 加工技术可以极大限度的减少材料浪费， 为改进机械加工路径提供重要保障。 1.3 虚拟制造数控加工技术的发 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 展期望 与传统加工技术相比，虚拟制造 数控加工技术有明显的优势。主要表现 在产品与制造环境是虚拟模型，在计算 机上对虚拟模型进行产品设计、制造、 测试，甚至设计人员或用户可“进入” 虚 拟的制造环境检验其设计和加工，而不 依赖于传统的原型样机的反复修改，提 高质量、降低成本。而普通机床加工多 由工人手动控制设备进行加工，容易出 现操作不当、精度不够等问题，进行大 批量生产时，需要耗费大量的人力物力， 且由于操作技术等原因，可能造成加工 质量层次不齐。工人在长时间的疲劳操 作下，极有可能出现安全意识松懈，不 按照规定操作进行加工，造成加工设备 的损坏甚至自身安全也难以保证。虚拟 制造数控加工技术可以有效解决上述问 题。技术人员通过模拟软件对加工程序 进行优化后，只需在设备中定时填充毛 坯，即可通过设定程序进行自动加工， 不但节省了人力，降低成本，也提高了 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 加工精度，进一步缩短了加工时间，效 率性和安全系数都大大提高。随着科技 的不断发展，计算机技术和信息技术必 将更加广泛的应用于人们生产生活的各 个方面。因此可以预测，将虚拟制造应 用于数控加工，具有良好的前景和发展 空间。 2 虚拟制造数控加工的制造过程 2.1 如何进行虚拟制造 进行产品的设计之前，必须考虑 客户的所有具体要求和加工方案的可行 性。在此基础上首先进行基本零部件的 设计，为简化设计流程，提高设计效率， 一般优先选择通用性较好的标准零部件。 通常先对链轮、螺栓、齿条、螺母等进 行设计，再设计其它较为特殊的独立零 部件。在零件设计过程中要严格按照国 家标准进行设计，以便后期进行改进和 维修。完成对各零部件的外观设计后， 在虚拟数控设备中逐个进行工艺加工流 程的设计和模拟。首先根据零部件的尺 寸和性能和要求，在数控模拟软件中设 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 计毛坯的材料和尺寸，选择加工刀具， 确定参考点、参考坐标系、编程坐标系、 程序原点与加工坐标系、加工原点，设 置主轴转速等参数，再以所需零部件的 外观为基础，进行加工程序的编辑。完 成以上内容后，在虚拟加工设备上进行 模拟加工，对加工过程中出现的配合间 隙不当、过切、刀具碰撞及产品外观不 符等问题进行程序和参数的修改。对加 工程序进行多次模拟和改进，直至客户 对加工产品的效果满意，方可进行实际 生产。以上虚拟制造模拟的加工过程均 在计算机上完成。 2.2 如何进行数控加工 数控加工，就是泛指在数控机床 上进行零件加工的工艺过程。一般来说， 在进行数控加工之前，首先要选择并确 定进行数控加工的零件及内容，通过对 零件进行工艺分析，初步确定加工工艺 方法。再对零件的尺寸、倒角、表面粗 糙度等一系列工艺要求进行进一步确定。 根据所加工零件的要求，对其进行工艺 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 加工程序的编写、校验和修改。完成加 工程序单的改进后，槿繁淇煽啃裕 需要在实际加工前进行首件试加工与 现场问题处理。对试切成品进行分析， 进一步修改和完善加工程序，直至试切 样品得到客户满意后，方可进行实际加 工。 2.3 如何将虚拟制造应用到数控 加工中去 为确保加工程序单的可靠性，传 统数控加工在进行实际生产前，通常需 要进行试切。试切次数由程序修改次数 所决定，即每进行一次程序修改，在进 行实际加工前都需要进行首件试加工， 直到试加工的产品得到客户认可为止。 这一过程既消耗了大量的人力物力，又 延长了生产时间，加大了生产成本。而 将虚拟制造应用于数控加工，便可解决 这一问题。虚拟制造数控加工可通过计 算机在三维场景中完成加工程序的模拟， 设计者可以在模拟软件中完成包括毛坯 设计、刀具选择、加工程序、加工参数 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 等所有实际生产的流程，无需通过试切 即可通过多次模拟完成加工程序单的改 进，还可以向远程客户进行演示，大大 节约了时间和经济成本。通过计算机模 拟软件，完成加工程序的修正后，将其