導(dǎo)語：數(shù)控加工仿真技術(shù)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：對國內(nèi)制造業(yè)現(xiàn)有的情況進行了分析，闡述了虛擬制造的技術(shù)和特點以及虛擬制造對制造業(yè)數(shù)控加工的工作過程的影響。

關(guān)鍵詞：虛擬制造；數(shù)控加工；加工周期；前期設(shè)計

制造業(yè)一直以來都是我國國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱性產(chǎn)業(yè)，隨著中國經(jīng)濟發(fā)展的逐步加快，制造業(yè)的弊端也逐漸體現(xiàn)出來，比如產(chǎn)品生產(chǎn)水平低、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、生產(chǎn)產(chǎn)品的機械設(shè)備水平不及國際先進水平的10%；生產(chǎn)調(diào)度缺失，往往會出現(xiàn)產(chǎn)品分散、協(xié)調(diào)性差的問題；技術(shù)水平差，以往加工零件都是根據(jù)加工者的經(jīng)驗來試切，以檢查加工的準確性和零件是否達到預(yù)期目的，這不僅延長了加工周期，還增加了成本；生產(chǎn)產(chǎn)品的設(shè)備老舊，生產(chǎn)工藝落后，人才儲備不足，導(dǎo)致企業(yè)的發(fā)展緩慢。為了解決這一系列問題，我們將虛擬制造技術(shù)運用到了產(chǎn)品的前期設(shè)計、加工中來。

1虛擬制造的技術(shù)及特點

虛擬制造技術(shù)指的是產(chǎn)品在成批量加工前，不需要制作實物樣品，而是運用計算機模擬軟件，比如CAD/CAM/CAE技術(shù)等建模軟件來完成產(chǎn)品的虛擬加工制造，并檢驗產(chǎn)品各個機構(gòu)零部件間的裝配關(guān)系是否合理，NC加工路徑是否有撞刀或過切的現(xiàn)象。如果有錯誤的，則可以及時反饋并在軟件中修改、更正，重新修改零件加工路徑以及零件整體的裝配尺寸，從而符合要求。這一系列工作都可以在計算機中進行，因此，可以運用互聯(lián)網(wǎng)完成。通過虛擬制造技術(shù)可節(jié)省時間，縮短產(chǎn)品的設(shè)計周期，從而控制成本，大大提高了產(chǎn)業(yè)在同行業(yè)中的競爭力。

2虛擬制造相對數(shù)控加工的過程

虛擬制造的第一步就是了解工作的目標是什么，要整體了解客戶的需求，所需產(chǎn)品的要求，細心聽取客戶意見并整理歸納，總結(jié)出產(chǎn)品的外形結(jié)構(gòu)、功能特征、性能要求。從而進行后期的產(chǎn)品虛擬設(shè)計、工藝安排、產(chǎn)品零部件設(shè)計、機構(gòu)后期裝配、虛擬運行等。經(jīng)過客戶的反復(fù)驗收，直至獲得客戶的認可后，方可進行實物制作。虛擬制造首先要設(shè)計的是最基本的零部件，對于零部件的設(shè)計，通常我們都會優(yōu)先選用標準件，這樣會大大縮短設(shè)計時間，也使設(shè)計的產(chǎn)品有極高的通用性。一般情況下，優(yōu)先進行齒輪齒條、鏈輪、螺栓螺母、切削螺紋的設(shè)計，后進行一些獨立零件機構(gòu)的設(shè)計，從而完成某種特定的運動方式，達到預(yù)期的工作目標。這些都可以采用國家標準，運用標準的理論公式、參數(shù)不斷修改，并運用有限元分析、邊界元檢查、實驗檢查等方法，完成虛擬制造中的計算機標準設(shè)計和多次優(yōu)化更改。由于設(shè)計的零部件都是用的國標和圖集的最高基礎(chǔ)標準，所以，為今后的維修、更換提供了保障。對于每個零件，都是經(jīng)過標準設(shè)計的，已經(jīng)滿足強度、韌性、疲勞強度、靜態(tài)平衡和動態(tài)平衡等要求，形成的各種零件的外形、用途、行為意圖等屬性的結(jié)果滿足性能要求后，再經(jīng)過外形的美觀設(shè)計，確定表面顏色、紋理渲染，產(chǎn)出最終成品模型。虛擬設(shè)計由虛擬制造設(shè)備來完成，此處的虛擬設(shè)備就是一個模擬的數(shù)控加工仿真設(shè)備，以上的零部件都是由這個虛擬的數(shù)控加工設(shè)備來完成制作的，且大多數(shù)獨立設(shè)計的零部件機構(gòu)都需要加工制作。對于加工零件的設(shè)備，可在虛擬的設(shè)備中體現(xiàn)設(shè)備的功能特征和形態(tài)特征，比如數(shù)控機床的工作主軸轉(zhuǎn)速、進給速度等。對設(shè)計的零部件先采用CAD、Solidworks、Pro-E、UG等軟件進行外觀設(shè)計，再將各個機構(gòu)分解成每個零部件，比如鏈輪機構(gòu)分解為主動鏈輪、從動鏈輪、鏈條、主軸、從動軸等，然后將各個零件分別放入虛擬的數(shù)控設(shè)備，確定好基準坐標，依照坐標的變換關(guān)系完成動作的運行。運動模塊具備了虛擬的數(shù)控設(shè)備的各種運動功能，虛擬數(shù)控機床由外部輸入的數(shù)據(jù)控制，設(shè)備對數(shù)據(jù)進行分析處理，并輸出相對應(yīng)的控制運動參數(shù)，控制相應(yīng)的幾何模塊的位置變換和運動，實現(xiàn)模擬的物理設(shè)備加工運行。依托各個模塊設(shè)備的運動數(shù)據(jù)支配相對應(yīng)的運動系統(tǒng)，每個模塊都以規(guī)定好的數(shù)控參數(shù)運動。具體而言，應(yīng)先確定原始坐標基準、加工坐標基準、機床原點、加工原點，并依據(jù)數(shù)控銑刀插補的原則，確定銑刀轉(zhuǎn)速、走刀速度、加工距離，根據(jù)不同的數(shù)控加工系統(tǒng)原代碼編制圓弧刀路、直線刀路、拋物線刀路插補規(guī)則。虛擬的數(shù)控加工可以很好地檢查和避免加工工藝中的工裝夾具、加工刀具和被加工工件在加工過程中出現(xiàn)的碰撞。在試駕加工前，先進行虛擬加工，確定不會存在撞刀損壞機床和零件過切的情況后，方可進行實際加工。對于加工使用的虛擬的數(shù)控設(shè)備，應(yīng)嚴格控制主軸的快慢轉(zhuǎn)速、正反轉(zhuǎn)向、單軸運動、多軸聯(lián)動、換刀等。產(chǎn)品加工過程如圖1所示。圖1產(chǎn)品加工過程基于以上虛擬制造的數(shù)控加工的方式，形成了一整套虛擬三位加工系統(tǒng)，此系統(tǒng)由虛擬的數(shù)控加工系統(tǒng)驅(qū)動，把機械零部件從毛坯的形式裝換成成品。此過程全程在計算機系統(tǒng)中運行。設(shè)計者全程監(jiān)控零件加工過程中的撞刀和過切現(xiàn)象以及后期的成品裝配，從而評定零件機構(gòu)生產(chǎn)的可行性。此外，還可以為數(shù)控加工的學(xué)員提供直觀的學(xué)習(xí)過程，避免在實際操作時的誤操作損壞設(shè)備。3結(jié)束語隨著中國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，企業(yè)對虛擬制造技術(shù)的需求越發(fā)重視。虛擬制造引入數(shù)控加工大大提高了企業(yè)的發(fā)展速度。

通過虛擬的設(shè)計和制造，縮短了實際加工中的加工時間，大大縮短了設(shè)計周期，節(jié)約了成本，提高了經(jīng)濟性，數(shù)控加工技術(shù)的虛擬制造引入有效促進了我國在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)方面的快速發(fā)展。虛擬制造的出現(xiàn)讓我國在工業(yè)方面的發(fā)展緊追全球化經(jīng)濟的腳步。基于虛擬制造的創(chuàng)新發(fā)展，必定會對我國的制造業(yè)發(fā)展產(chǎn)生更加深遠的推動。

作者:林柔紅 單位:廣東省城市建設(shè)高級技工學(xué)校

參考文獻

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