虛擬加工過程建模及加速分析技術(shù)研究.pdf

1、虛擬加工過程（VMP──Virtual Machining Process）是在對(duì)產(chǎn)品幾何參數(shù)、材料物理性能、切削參數(shù)及加工的物理過程進(jìn)行全面建模的基礎(chǔ)上，利用數(shù)值仿真技術(shù)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)對(duì)加工過程的虛擬實(shí)現(xiàn)，主要用于分析真實(shí)加工環(huán)境中各因素對(duì)加工過程的影響，預(yù)測(cè)加工結(jié)果，評(píng)估零件的可加工性，優(yōu)選加工方案，優(yōu)化工藝參數(shù)，是一種直觀、經(jīng)濟(jì)、高效的技術(shù)途徑。 論文以易變形薄壁零件的數(shù)控立銑加工過程作為主要對(duì)象，系統(tǒng)地分析了虛擬加工中涉及

2、的技術(shù)方法，針對(duì)目前數(shù)控仿真研究中普遍采用的幾何模型不適用于虛擬加工過程、還沒有適用于易變形工件切削過程的力學(xué)模型、工件受力變形分析所采用的有限元方法效率太低等主要問題，進(jìn)行了深入研究。 首先，從虛擬加工過程的技術(shù)需求分析出發(fā)，論文提出了一個(gè)虛擬加工平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)；圍繞實(shí)現(xiàn)工件受力變形快速模擬和分析這一目標(biāo)，分析了系統(tǒng)各組件間的相互關(guān)系，以及實(shí)現(xiàn)這些組件所需的技術(shù)，為關(guān)鍵技術(shù)研究工作和軟件開發(fā)提供總體框架。這些關(guān)鍵技術(shù)可以歸類為

3、虛擬加工過程建模技術(shù)和工件變形的快速分析技術(shù)。 虛擬加工過程建模技術(shù)是分析切削過程中工件的受力變形的基礎(chǔ)。論文研究的建模技術(shù)主要包括：能夠滿足虛擬加工過程需求的工件模型；用于確定工件變形邊界條件的裝夾模型和用于描述易變形工件在加工過程中刀具運(yùn)動(dòng)、實(shí)際切削量、切削力分布以及工件變形量等之間相互關(guān)系的撓性工件切削過程力學(xué)模型。 此外，論文研究了立銑加工中常見的薄壁類型和相應(yīng)的受力變形解析（或解析與數(shù)值相結(jié)合）算法，在此基礎(chǔ)上

4、構(gòu)建了基本薄壁元素及其變形算法庫(kù)，可以為基本薄壁元素變形快速估算提供算法支持；為減小局部快速分析可能帶來的誤差，提出了對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)變形量進(jìn)行有限元和實(shí)驗(yàn)校核以獲得可靠的校正系數(shù)的方法。 論文中提出的最小壁厚法、關(guān)鍵點(diǎn)法和預(yù)置區(qū)域法等技術(shù)手段，可用于在虛擬加工過程中識(shí)別工件變形的敏感區(qū)域；并結(jié)合構(gòu)建的基本薄壁元素與變形算法庫(kù)，將變形量快速估算與重點(diǎn)位置的少量有限元精確分析相結(jié)合，構(gòu)成虛擬加工過程高效分析流程，在保證精度的基礎(chǔ)上顯著提高