虚拟数控加工过程仿真技术

虚拟数控加工过程仿真分几何仿真和物理仿真,几何仿真研究成果很多,笔者总结了实现数控加工几何仿真的几种常见方案。物理仿真由于切削机理复杂,建模难度大,目前还处于理论研究阶段,是今后发展的主要方向。针对现有加工过程仿真模型中存在的问题,最后指出了必须加强物理仿真的研究,以进行几何仿真与物理仿真的无缝集成。     

虚拟数控技术在铣削加工过程中的研究

叙述了虚拟数控技术的发展现状及发展趋势.通过在VC平台上采用OpenGL技术建立虚拟加工环境,提出了数控铣削加工过程仿真系统结构及功能,同时在虚拟数控铣削加工过程中建立模型,从而进行虚拟环境下的几何仿真和物理仿真,实现产品的虚拟制造.     

分布虚拟制造中的加工过程仿真

简述了分布虚拟制造的内涵和机加工过程仿真的内容。指出了目前分布虚拟制造加工过程仿真在几何仿真、物理仿和数据通信与传输中存在的问题,并对其中关键技术提出了研究对策。     

虚拟环境下制造资源数字化模式表达与控制

虚拟制造是在数字化制造资源构成的虚拟环境中，在过程模型的驱动下，设备模型对产品模型进行的加工过程仿真。设备的数字化模型是构成虚拟环境的重要组成部分。本文提出了能够表达物理设备功能特性及其形状特性的虚拟设备模型；对设备几何进行了层次化、模块化分解，研究了虚拟控制器的描述与实现方法；利用面向对象方法实现了虚拟设备模型，该模型可以表达物理设备的基本功能。     

虚拟加工设备的建模和加工过程物理仿真

介绍了虚拟加工设备建模的常用软件,并对虚拟数控机床和刀具的建模进行了讨论.着重研究了虚拟加工过程物理仿真,利用有限元(FEM)法建立了切削力仿真模型,利用多体系统运动学理论建立了虚拟数控机床的运动模型.最后,提出虚拟加工物理仿真技术发展中存在的问题以及未来的研究方向.     

虚拟数控车削加工系统结构初探

根据实际加工情况提出了一种虚拟NC车削加工系统的设计方法及实现原理。系统在Visual C 平台上进行开发，利用OpenGL技术建立虚拟加工机床数字化模型；用C 语言实现几何仿真指令的建立并完成物理仿真相关的各个数学模型的建立，在虚拟环境下进行数控车削加工的几何仿真及物理仿真，实现产品的虚拟车削制造。     

虚拟环境下制造资源的数字化模式表达与控制

虚拟制造是在数字化制造资源构成的虚拟环境中 ,在过程模型的驱动下 ,设备模型对产品模型进行的加工过程仿真。设备的数字化模型是构成虚拟环境的重要组成部分。本文提出了能够表达物理设备功能特性及其形状特性的虚拟设备模型 ;对设备几何进行了层次化、模块化分解 ,研究了虚拟控制器的描述与实现方法 ;利用面向对象方法实现了虚拟设备模型 ,该模型可以表达物理设备的基本功能     

虚拟设备的建模和加工过程仿真

建立了虚拟数控加工设备的三维实体模型，包括数控车床、夹具、刀具、工件及毛坯模型；给出了切屑的卷曲机理和折断条件；开发了虚拟数控加工过程仿真模型，此模型可实时、交互地显示毛坯的材料去除过程和切屑的生成、卷曲及折断过程。给出了加工工件的几何误差仿真模型。     

虚拟数控车床加工技术的研究

提出了数控车床仿真系统的总体方案,深入研究了虚拟制造的关键技术及具体实现方法。在Open-GL与VC 的平台上,基于NC代码直接驱动仿真加工过程的虚拟现实技术,利用3ds Max对静态物体进行几何建模,利用重画技术和粒子系统方法对动态物体进行行为建模和物理建模,然后将几何建模、行为建模和物理建模结合起来模拟整个数控加工过程。     

加工过程物理仿真研究的现状及展望

加工过程仿真是虚拟制造的底层关键技术,同时也是数字化制造系统的重要组成部分,而物理仿真是其中的研究重点和难点。总结了物理仿真的当前研究内容和方法,指出了物理仿真的难点,进行了物理仿真的展望。     

基于BP神经网络的立铣加工振动快速预估

结合研制的立铣加工过程虚拟仿真系统和实验测量铣削力信号,训练并建立BP神经网络模型,快速实现铣削过程刀具-工件系统振动状态的预估.预估的振动结果与实验测量数据较为吻合,表明铣削虚拟仿真系统与神经网络技术的结合能够高效低耗地用于不同铣削加工条件下铣削振动状态的快速预估和加工过程监测.     

虚拟切削加工系统研究

系统研究虚拟制造（VM-Virtual Manufacturing）的关键技术之一——虚拟切削加工系统,分析其主要内容,提出基本框架。探讨和研究其中的关键技术,如虚拟加工环境建模、加工过程物理几何集成建模。     

Prediction of specific force coefficients from a FEM cutting model

This paper presents a method to obtain the specific cutting coefficients needed to predict the milling forces using a mechanistic model of the process. The specific coefficients depend on the tool–material couple and the geometry of the tool, usually being calculated from a series of experimental tests. In this case, the experimental work is substituted for virtual experiments, carried out using a finite element method model of the cutting process. Through this approach, the main drawbacks of both types of models are solved; it is possible to simulate end milling operations with complex tool geometries using fast mechanistic models and replacing the experimental work by virtual machining, a more general and cheap way to do it. This methodology has been validated for end milling operations in AISI 4340 steel.     

虚拟加工过程中快速模拟与分析技术研究

虚拟加工的主要任务是预测和改进被加工件的加工精度。提出了一种新的技术方法以实现虚拟加工的工件受力变形快速模拟。这种方法基于可扩充的典型薄壁元素与变形解析算法库，并辅以预置区域和最小壁厚等方法，把加工中工件可能产生较大受力变形而影响尺寸精度的加工位置作为分析的重点，将变形量简化估算与少量的有限元精确分析相结合，可以提高虚拟加工模拟速度，推进虚拟加工技术的实用化。     

面向制造企业应用的切削数据库研究与开发

针对我国制造企业对切削参数优化及切削数据库的需求,在已有大量切削数据的基础上,研究并建立了切削数据结构模型,阐述了该系统的总体结构及设计思想,构造了B/S结构的网络化切削参数数据库系统,介绍了系统各子功能模块构成,并结合加工动力学仿真优化技术提出了一种切削数据评价及优化的实现方法.     

基于OpenGL的数控车削动态仿真过程及图形显示

针对数控车削虚拟仿真系统,介绍了数控车削动态仿真的计算过程及图形显示.首先根据译码结果提取加工信息,然后运用插补运算得到加工轨迹坐标从而控制刀具与工件的相对运动,并在这个运动过程中快速进行刀具与毛坯的布尔运算,根据运算结果重新绘制场景.最后利用OpenGL的双缓存技术在计算机屏幕上显示工件的动态切削过程.     

基于DEFORM-3D的金属锯切过程力能仿真研究

运用金属切削力学理论与方法对圆锯机锯切过程的力能参数进行理论计算,得到锯切过程的平均锯切力和平均锯切功率。基于DEFORM-3D软件建立金属锯切有限元模型,仿真得到平均锯切力值,与理论计算得到的平均锯切力误差为3.5%;实验得到圆锯机主电动机锯切过程中的平均锯切功率值,与理论计算得到的平均锯切功率误差为3.8%。力能参数理论计算、DEFORM-3D有限元仿真、实验测试数据对比,表明用DEFORM-3D有限元研究金属锯切机理是一种可行的方法,为锯切机理的研究提供了参考。     

结构件数控编程切削参数优化

针对结构件数控编程的切削参数选择和优化问题,首先以经验公式为基础,考虑加工中机床和刀具约束条件,建立以进给量和切速为变量的多目标优化模型并利用遗传算法优化;而后应用Labview虚拟仪器技术,开发了结构件切削加工状态远程监测系统,实现了切削参数的采集、显示、存储及远程传输.通过实例验证了方法的可行性.     

Off-line optimization on NC machining based on virtual machining

Virtual machining, based-on the model of a machining system, aims to simulate, evaluate and optimize the actual machining process with high sense of reality. It provides digital off-line optimization tools for NC machining. Taking advantage of virtual machining used in machining process simulation, one can build the framework of optimization system on NC machining so that the processes of reliability verification, cutting parameter optimization and error compensation can be integrated into one system to improve machining processes comprehensively. The optimization is realized via modifying NC programs. Several key issues such as virtual machining, cutting parameters optimization, error prediction and compensation are also highlighted. Optimization systems based on virtual machining have been developed to demonstrate the effectiveness of off-line optimization for different purposes. The results show that the machining process is obviously improved.     

砂轮磨损对球头立铣刀刃形的影响

采用贵州大学提出的球头立铣刀前刀面造型方法,在Solid Works平台上,借助VBA(Visual Basic for Applications)进行二次开发,建立了一套球头立铣刀前刀面虚拟磨削制造系统。以Solid Works为开发平台,对球头立铣刀前刀面的刃磨过程进行仿真,对砂轮磨损前后的刃形曲线进行比较,分析误差产生的原因,为将来砂轮磨损的误差补偿研究提供支持。