數(shù)控車削系統(tǒng)物理仿真建模及其虛擬切削過(guò)程的研究.pdf

1、以敏捷制造和綠色制造理念為代表的21世紀(jì)制造業(yè)要求計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在整個(gè)產(chǎn)品研發(fā)周期內(nèi)貫穿始終,這就使得對(duì)虛擬制造過(guò)程的建模與仿真研究成為目前急需加速深入研究的課題. 動(dòng)態(tài)切削力是切削加工過(guò)程中的基本參數(shù),其動(dòng)態(tài)變化直接影響加工過(guò)程中刀具與工件的相對(duì)位移、刀具磨損和表面加工質(zhì)量等,因此動(dòng)態(tài)切削力的預(yù)測(cè)仿真建模是切削過(guò)程物理仿真研究的基礎(chǔ),但是目前大多使用經(jīng)驗(yàn)公式描述動(dòng)態(tài)切削力,這些經(jīng)驗(yàn)公式多少存在一些不足,難以完全真實(shí)地反映在整個(gè)

2、切削過(guò)程中力的變化歷程和變化特點(diǎn).本文提出了基于時(shí)間序列方法的動(dòng)態(tài)切削力變化幅值預(yù)測(cè)模型,它是在切削實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)分析提取能夠反映切削力動(dòng)態(tài)變化的特征量-單位時(shí)間段內(nèi)的最大值和最小值,然后建立動(dòng)態(tài)切削力變化的時(shí)序模型(刪A模型),模型可以對(duì)加工進(jìn)程中動(dòng)態(tài)切削力的變化幅度進(jìn)行預(yù)測(cè)模擬,能夠基本反映加工過(guò)程的真實(shí)全貌,為在物理仿真研究領(lǐng)域中建立與之存在緊密映射關(guān)系的其他切削過(guò)程物理量模型提供了一個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái). 研究人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在

3、模式識(shí)別和預(yù)測(cè)方面的應(yīng)用,分別建立了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的切削力仿真、刀具磨損預(yù)測(cè)和切屑形態(tài)預(yù)測(cè)模型,使用切削力、切削速度、進(jìn)給速度、切削深度、刀具磨損量等作為網(wǎng)絡(luò)的輸入變量,經(jīng)過(guò)一定數(shù)量樣本的訓(xùn)練,使得預(yù)測(cè)模型可以對(duì)含概于訓(xùn)練樣本范圍內(nèi)的未知加工條件下的切削力、刀具磨損量和切屑形態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)報(bào). 研究應(yīng)用遺傳算法建立了以最大加工效率和最低加工成本為決策目標(biāo)函數(shù)的切削參數(shù)優(yōu)化模型,該模型集成于數(shù)控加工仿真系統(tǒng)中,對(duì)NC程序中的切削參數(shù)進(jìn)

4、行優(yōu)化,提出了一種集成NC圖形驗(yàn)證與優(yōu)化結(jié)果評(píng)價(jià)的仿真優(yōu)化模式. 研究開(kāi)發(fā)了集成切削力仿真、刀具磨損仿真和優(yōu)化評(píng)估模型的虛擬切削系統(tǒng).通過(guò)對(duì)車削、銑削加工特點(diǎn)的研究分析,針對(duì)車削仿真過(guò)程研究應(yīng)用了基于特征造型與動(dòng)態(tài)空間分割方法相結(jié)合的算法對(duì)車削過(guò)程實(shí)時(shí)建模；針對(duì)數(shù)控銑削加工的特點(diǎn),提出了Z向動(dòng)態(tài)變化的四叉樹(shù)自適應(yīng)空間分割算法,其核心是根據(jù)加工仿真中Z向高度的動(dòng)態(tài)變化和在發(fā)生碰撞干涉的前提下按照四叉樹(shù)分割算法自適應(yīng)分割工件形體.仿