導(dǎo)語(yǔ)：機(jī)械加工虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

在當(dāng)今制造業(yè)加速發(fā)展的形勢(shì)下，企業(yè)為了和持續(xù)改變的市場(chǎng)需要相符合，加工制造的機(jī)械產(chǎn)品務(wù)必具備較高的技術(shù)水平與柔性。只有如此，才可以迅速地反應(yīng)市場(chǎng)改變的需求、實(shí)現(xiàn)縮短開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)新產(chǎn)品周期，提升開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的質(zhì)量，從而降低開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)費(fèi)用，從而實(shí)現(xiàn)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益的雙豐收。當(dāng)今，隨著普遍應(yīng)用機(jī)械加工虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)以及應(yīng)用輔助的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，仿真技術(shù)，信息技術(shù)，促進(jìn)了機(jī)械加工技術(shù)的進(jìn)步，能夠確保設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品合理化，在機(jī)械制造業(yè)中日益體現(xiàn)出關(guān)鍵的作用。

1機(jī)械加工虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)概述

機(jī)械加工虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)，通過(guò)相關(guān)的軟件構(gòu)建多體力學(xué)和三維實(shí)體的機(jī)械系統(tǒng)模型，進(jìn)而對(duì)機(jī)械新產(chǎn)品的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析，最終提供設(shè)計(jì)以及制作物理樣機(jī)的依據(jù)，這是對(duì)設(shè)計(jì)和制造工藝過(guò)程的優(yōu)化［1］。機(jī)械加工虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)，有著傳統(tǒng)方式難以企及的巨大作用與優(yōu)勢(shì)。1）CAD軟件設(shè)計(jì)中的三維幾何造型技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)完成復(fù)雜的繪圖過(guò)程，使設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)機(jī)械新產(chǎn)品上具備更多的時(shí)間和精力，從而有利于設(shè)計(jì)者重視優(yōu)化與正確設(shè)計(jì)產(chǎn)品的現(xiàn)象。2）通過(guò)三維造型技術(shù)構(gòu)建的虛擬化模型，能夠更加形象和簡(jiǎn)單地描述機(jī)械系統(tǒng)。3）修改技術(shù)（虛擬技術(shù)中具備的一種技術(shù)）能夠迅速地修改設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品。機(jī)械虛擬加工實(shí)驗(yàn)技術(shù)的應(yīng)用，可以對(duì)機(jī)械零件的可加工性進(jìn)行合理地評(píng)估，以及檢驗(yàn)NC程序的準(zhǔn)確性，可以省去傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)產(chǎn)品試切過(guò)程［2］。這是由于機(jī)械加工虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的全程進(jìn)行了仿真，可以對(duì)刀具的磨損、破損等現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)測(cè)，以及對(duì)改變的材料參數(shù)、加工參數(shù)等影響到的加工表面問(wèn)題進(jìn)行把握，這有助于智能化地進(jìn)行加工。4）可以比較各種方案，進(jìn)而選用最理想的方案，從而更合理、科學(xué)地設(shè)計(jì)新的產(chǎn)品。

2機(jī)械加工中虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)的應(yīng)用

機(jī)械加工的過(guò)程是改變工件性能、大小、外形的過(guò)程，應(yīng)用虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)重點(diǎn)涵蓋幾何仿真與物理仿真。2．1幾何仿真。2．1．1參數(shù)方法的優(yōu)化及其應(yīng)用為了對(duì)人工選用參數(shù)的一系列不足之處予以消除，結(jié)合機(jī)械加工虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)仿真機(jī)械產(chǎn)品的幾何圖形，在參數(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上會(huì)變得十分省力、省時(shí)、省工，這是由于機(jī)械加工虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)，結(jié)合數(shù)控加工仿真系統(tǒng)，對(duì)真實(shí)的制造過(guò)程進(jìn)行仿真，獲得最為理想的參數(shù)，最終確保優(yōu)化的參數(shù)符合實(shí)際加工的參數(shù)。虛擬實(shí)驗(yàn)仿真技術(shù)通過(guò)最大切削力的制約、加工時(shí)間的完善作為目標(biāo)建構(gòu)數(shù)學(xué)模型，再結(jié)合適宜的尋優(yōu)算法，給部件的大小、外形等加工環(huán)節(jié)選用適宜的最為理想的參數(shù)。在實(shí)際加工機(jī)械產(chǎn)品的時(shí)候，結(jié)合機(jī)械加工虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)需要根據(jù)下面幾點(diǎn)操，作切削加工參數(shù)的優(yōu)化問(wèn)題。1）通過(guò)機(jī)械加工虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)建構(gòu)多目標(biāo)的數(shù)控加工、切削優(yōu)化模型。2）通過(guò)加工仿真技術(shù)方式得到切削的寬度以及深度，且通過(guò)它對(duì)區(qū)間予以劃分。3）組合全部區(qū)間的刀具為一個(gè)加工組合段，且建構(gòu)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型。4）通過(guò)遺傳算法優(yōu)化所有加工組的參數(shù)。5）通過(guò)NC（自動(dòng)修改程序）對(duì)優(yōu)化參數(shù)的結(jié)論進(jìn)行檢驗(yàn)。2．1．2應(yīng)用于切削加工的外形和大小上立足于虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)建構(gòu)的數(shù)學(xué)模式，可以對(duì)機(jī)械工藝系統(tǒng)的切削力變形、運(yùn)動(dòng)誤差等進(jìn)行識(shí)別和檢驗(yàn)。并且，能夠真正地在線預(yù)測(cè)虛擬數(shù)控切削加工的精確性，這確保了加工的機(jī)械外形、大小等參數(shù)的準(zhǔn)確性。鑒于此，結(jié)合虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)建構(gòu)的仿真系統(tǒng)，最大程度地防止了加工中存在的大小、外形上的誤差，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)加工環(huán)節(jié)中設(shè)備檢測(cè)的簡(jiǎn)化，從而使加工機(jī)械的安全系數(shù)、經(jīng)濟(jì)效益得到提升［3］。2．2物理仿真。為了確保機(jī)械產(chǎn)品的性能達(dá)標(biāo)，一般可以應(yīng)熱處理產(chǎn)品原料。通過(guò)物理模擬或者是數(shù)值模擬手段，仿真材料成形的整個(gè)過(guò)程，預(yù)測(cè)各種環(huán)境下形成材料的質(zhì)量、特性、組織等，從而優(yōu)化設(shè)計(jì)熱成形的性能和質(zhì)量。加工機(jī)械中有效地分析和預(yù)測(cè)物理因素十分關(guān)鍵，機(jī)械加工的工藝過(guò)程涵蓋夾具、工件、機(jī)床、工具等，在對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候，常常會(huì)因?yàn)槭艿街亓Α⑶邢髁?、夾緊力的制約，導(dǎo)致出現(xiàn)工藝系統(tǒng)變形情況。如果出現(xiàn)變形，那么會(huì)改變固有的靜態(tài)幾何關(guān)系，從而對(duì)零部件的精確性形成不利影響。想要盡最大程度地控制如此的誤差現(xiàn)象，應(yīng)盡量地減小工藝系統(tǒng)的變形情況［4］。目前形勢(shì)下，應(yīng)用有限元技術(shù)的切削仿真模擬具備十分大的應(yīng)用價(jià)值與發(fā)展前景，其可以在人們跟前呈現(xiàn)切削加工機(jī)械的整個(gè)虛擬化過(guò)程，從而能夠預(yù)測(cè)與優(yōu)化切削的工藝效果，這使開(kāi)發(fā)時(shí)期的實(shí)驗(yàn)次數(shù)減少，大大地降低了設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)投入費(fèi)用。

3結(jié)束語(yǔ)

總而言之，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工產(chǎn)品方式不足之處的完善，確保設(shè)計(jì)產(chǎn)品的可加工性、科學(xué)性、合理性，以及提高生產(chǎn)效率與實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品生命周期的需要，可以應(yīng)用機(jī)械加工虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)機(jī)械產(chǎn)品，確保選用工藝參數(shù)的合理化、開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)產(chǎn)品技術(shù)能力的提升，這在將來(lái)是機(jī)械加工的一種發(fā)展方向和趨勢(shì)。并且，在機(jī)械加工中更加普遍地應(yīng)用機(jī)械加工虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)的影響下，數(shù)控機(jī)械加工技術(shù)必然會(huì)獲得深入地發(fā)展。

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作者:王筱冬 單位:榆林學(xué)院能源工程學(xué)院