面向虚拟制造的数控加工仿真系统关键技术研究

本文详细论述了虚拟制造技术的研究现状和研究意义，针对虚拟制造环境下数控产品的虚拟加工技术进行了研究工作。主要研究内容涉及到数控加工过程仿真系统总体设计、几何图形仿真系统研究与实现、机床运动误差分析和铣削力建模以及工件表面尺寸误差预测分析。 在数控加工过程仿真系统总体设计中，从虚拟加工的功能需求出发，采用面向对象的系统分析和设计方法、数据流分析技术等，拓展和完善了虚拟制造技术研究的理论方法。针对几何图形仿真系统研究与实现的问题，在分析几何建模的基础上，提出了一种综合离散矢量求交法和图像空间表示法优点的毛坯离散新方法，仿真实验验证了所提方法的有效性。以铣削为对象，以实验和理论分析相结合的方法，建立了铣削的切削力模型，具体给出了切削力的仿真算法流程和仿真实例，加工过程切削力的实时仿真，可以评估工艺规程的合理性，反映加工参数优劣，为提高加工质量奠定基础。建立了精加工过程中有切削力引起的工件加工尺寸误差预测模型，比较真实地反映出端铣加工过程由铣削力导致的系统变形对加工误差的影响。 虚拟环境下数控加工过程仿真系统的深入研究，对于真正发挥虚拟制造在实际制造领域中的作用以及使制造技术走出依赖于经验的狭小天地，发展到全方位的预报新阶段将发挥重要的作用。