船用柴油機關鍵零件加工仿真技術研究.pdf

1、近年來，隨著國際船舶市場競爭的日益激烈，世界各大造船企業(yè)紛紛采用一切可能的先進制造技術和手段，縮短產品開發(fā)時間和生產周期，提高產品質量，降低制造成本，提供技術支持與售后服務，從而來贏得市場與用戶。但是，作為船舶的心臟，船用柴油機的設計和制造卻一直滯后于整個造船流程，其中最主要的原因是一些關鍵零件的驗證加工還是采用傳統(tǒng)的“試切”方式，嚴重阻礙了船用柴油機的生產周期。為此，人們一直在研究能逐步代替試切的計算機仿真方法，并在試切環(huán)境的模型化、

2、仿真計算和圖形顯示等方面取得了重要的進展，目前正向提高模型的精確度、仿真計算實時化和改善圖形顯示的真實感等方向發(fā)展。 本課題的研究工作旨在實現船用柴油機關鍵零件數控加工的虛擬建摸與仿真，縮短船用柴油機產品的制造周期。其創(chuàng)新之處就在于研究和建立適用于船用柴油機關鍵零件的虛擬制造環(huán)境，這將為檢驗數控加工和驗證數控程序的正確性提供一種簡便可行的方法，避免實際加工過程中的各種異常現象，簡化實際加工過程中的監(jiān)測與診斷設備，提高加工安全性與

3、經濟效益，同時可以在短時間內反復比較多種加工方法的優(yōu)劣，優(yōu)化出一個適合企業(yè)目前生產要素的最佳加工方案。該課題的研究必將對船用柴油機的設計、制造質量起到極大的保證作用，大大地提升企業(yè)在國內外船舶市場的競爭能力。船用柴油機的一些關鍵零件由于其結構復雜，精度和質量要求高，一直是數控加工的“瓶頸”，進而影響整個產品的生產周期。本課題的合作單位——某船用柴油機制造企業(yè)在數控加工仿真方面起步較晚，很長一段時間數控程序驗證都是通過試切件加工、程序試劃

4、等方法進行的。然而隨著高速加工設備的引進，對加工程序的準確性提出了更高的要求，傳統(tǒng)的程序驗證方法已無法驗證程序的正確性。因此急需構建實用性較強、操作簡便的船用柴油機虛擬制造環(huán)境及加工仿真模型。本課題的研究必將推動船用柴油機的制造水平，具有重要的現實意義和廣闊的應用前景。本論文以船用柴油機關鍵零件為對象，詳細研究了虛擬制造環(huán)境建模與配置，數控程序管理，NC 程序編譯與優(yōu)化等數控加工仿真系統(tǒng)中的關鍵技術，結合UG和VERICUT 開發(fā)了船用

5、柴油機關鍵零件的加工仿真系統(tǒng)（MDE-VMS），這些研究成果為加工仿真技術的理論研究和開發(fā)更為實際的加工仿真軟件打下了良好的基礎。 本學位論文的主要工作內容和研究成果總結如下： （1）對國內外數控加工仿真技術的研究現狀進行了分析，針對目前存在的問題，提出以UG和VERICUT 兩者結合作為二次開發(fā)平臺，構建了適用于船用柴油機制造企業(yè)的加工仿真系統(tǒng)。 （2）深入研究了虛擬制造可視化環(huán)境技術，總結了其特點和研究內容，

6、分析了其中的關鍵技術，包括虛擬現實技術，建模技術，仿真技術和信息技術。同時針對船用柴油機產品的制造特點，提出了相應的虛擬制造環(huán)境體系結構。 （3）通過對船用柴油機產品及其制造裝備的結構和運動分析，提出了基于組件樹可重構的虛擬加工設備建模方法。應用此方法，從各類模型庫中抽取所需的部件，在組件樹上可以方便而快捷地裝配成虛擬機床。同樣，虛擬加工設備再加上刀具和夾具模型，可以實現虛擬制造環(huán)境的配置。 （4）針對傳統(tǒng)的文件夾式數控

7、程序管理方式的弊端，提出了一種面向產品的數據庫集中管理方式，開發(fā)了與CAPP系統(tǒng)的外部接口，實現了兩者的有效集成。 （5）總結了企業(yè)常用的數控系統(tǒng)的編程規(guī)則，形成了數控代碼規(guī)則庫，進而利用專用的編譯工具Pargen 實現了比較通用的數控程序編譯器，可以在仿真前檢查數控程序的詞法和語法錯誤，節(jié)省仿真驗證的時間。 （6）在研究分析船用柴油機關鍵零件加工仿真系統(tǒng)各模塊相互聯(lián)系的基礎上，討論了該系統(tǒng)的關鍵技術，構建了原型系統(tǒng)，并