虛擬加工過程建模及加速分析技術研究.pdf

1、虛擬加工過程（VMP──Virtual Machining Process）是在對產品幾何參數、材料物理性能、切削參數及加工的物理過程進行全面建模的基礎上，利用數值仿真技術，在計算機內對加工過程的虛擬實現，主要用于分析真實加工環(huán)境中各因素對加工過程的影響，預測加工結果，評估零件的可加工性，優(yōu)選加工方案，優(yōu)化工藝參數，是一種直觀、經濟、高效的技術途徑。 論文以易變形薄壁零件的數控立銑加工過程作為主要對象，系統(tǒng)地分析了虛擬加工中涉及

2、的技術方法，針對目前數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，進行了深入研究。 首先，從虛擬加工過程的技術需求分析出發(fā)，論文提出了一個虛擬加工平臺的體系結構；圍繞實現工件受力變形快速模擬和分析這一目標，分析了系統(tǒng)各組件間的相互關系，以及實現這些組件所需的技術，為關鍵技術研究工作和軟件開發(fā)提供總體框架。這些關鍵技術可以歸類為

3、虛擬加工過程建模技術和工件變形的快速分析技術。 虛擬加工過程建模技術是分析切削過程中工件的受力變形的基礎。論文研究的建模技術主要包括：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動、實際切削量、切削力分布以及工件變形量等之間相互關系的撓性工件切削過程力學模型。 此外，論文研究了立銑加工中常見的薄壁類型和相應的受力變形解析（或解析與數值相結合）算法，在此基礎上

4、構建了基本薄壁元素及其變形算法庫，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，提出了對關鍵點變形量進行有限元和實驗校核以獲得可靠的校正系數的方法。 論文中提出的最小壁厚法、關鍵點法和預置區(qū)域法等技術手段，可用于在虛擬加工過程中識別工件變形的敏感區(qū)域；并結合構建的基本薄壁元素與變形算法庫，將變形量快速估算與重點位置的少量有限元精確分析相結合，構成虛擬加工過程高效分析流程，在保證精度的基礎上顯著提高