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五軸加工中心后置處理及仿真技術研究-背景及意義
閱讀：183 發布時間：2020-8-121.1選題背景及研究意義
1.1.1數控加工仿真技術
在新世紀里，隨著當今世界經濟一體化、化和貿易自由化的不斷發展，世界各 國都在重新審視制造業的生產方式，對制造業的發展提出了更高的要求和新的制約條件。 同時，同行業之間、跨行業之間也在不斷的相互滲透，制造業面臨著新的發展機遇和挑 戰。因此，制造業的經營策略、經營理念也要做出調整，虛擬制造己經成為現代企業適 應市場需求、增強企業核心競爭力的關鍵性因素。特別是近年來，制造業實現了從賣方 市場到買方市場的巨大轉變，產品消費的節奏加快，新產品從開始投放市場到*退出 市場的時間周期由十幾年縮短到2-3年，甚至更短[1]。于此同時求新求異的消費心理使 個性化趨勢日益增強，批量生產的商品逐步被多樣化、個性化的商品所取代，市場動態 多變迫使制造業改變自己的經營策略。即企業必須要以短的上市時間、低的成本、 的質量、的售后服務來滿足顧客的多種需求。近十年來，各種*的軟、硬件 技術的快速發展以及對系統仿真技術、網絡技術、數據庫/知識庫技術、綜合產品設計技 術、智能技術等實用技術的深入研宄，使當今制造業正朝著精密化、柔性化、自動化、 信息化、集成化和智能化的方向發展[2]。仿真技術正是在這些發展趨勢下應運而生的， 它的誕生是現代生產力和生產技術發展的必然結果。
1.1.2數控技術及虛擬數控技術
數控加工仿真是在虛擬加工環境中對真實數控加工過程建立的數學模型，它是虛擬 制造的重要組成部分。數控技術是指用數字信號對一臺或幾臺機械設備的運行及其加工 過程進行控制的一門自動化技術，簡稱NC (Numerical Control)。數控技術己經問世多 年，它是由多門基礎學科組合發展起來的一門綜合性的新興學科。是現代*制造技術 的基礎和核心。數控技術的應用不僅給傳統制造業帶來了革命性的變化，使制造業成為 現代工業化的象征，同時對國計民生的一些重要行業，如：汽車、醫療、IT、輕工等行 業的發展也起著越來越重要的作用。
虛擬數控技術是指數控機床在虛擬環境中的映射[3]，它集制造技術、計算機輔助制 造(CAM)、計算機輔助設計(CAD)、機床數控理論和計算機三維建模與仿真技術于一體， 人能夠直接感知到計算機構建的虛擬環境以及三維仿真模型，在新方案設計或原有方案 更改時，在真實的數控機床制造活動之前，能夠在虛擬環境中進行零件的虛擬數控加工。
虛擬數控技術按考察的不同方式可以分為兩種：純幾何仿真(Purely Geometric Simulation)和物理仿真(Physical Simulation )。
純幾何仿真不考慮切削力、切削參數及其它物理因素的影響，只仿真刀具和工件的 運動，以驗證NC程序的正確性。幾何仿真根據檢驗目的的不同又可以分為兩種：
(1) 刀具中心的運動軌跡仿真
這種仿真可在后置處理之前進行，主要用于檢查工藝過程中刀具形成路徑的優化、 加工順序的合理安排、刀具與被加工工件輪廓的干涉，比如銑削時，刀具半徑應小于被 切輪廓的大曲率半徑等。若在后置處理后進行，則除了上述作用外，還可以檢查數控 程序的正確性，模擬加工的過程，使操作者更為方便地了解和監視加工狀況。
(2) 刀具、夾具、工件、機床間的運動干涉(碰撞)仿真
工藝系統由刀具、夾具、工件和機床組成。在加工時，應檢查它們之間的干涉(碰撞)。 由于加工是動態過程，刀具、夾具、工件與機床之間的相對位置是不斷變化的。工件幾 何體從毛坯開始經過各個工序的加工，在尺寸和形狀上都會發生巨大變化，因此要進行 動態仿真。這種仿真多采用三維實體模型仿真，并且要在各工藝系統各組成部分均己確 定的情況下進行，難度較大。
物理仿真是將切削整個過程中的各個物理量的變化反映到虛擬制造系統中，要提前 預測刀具振動、磨損，表面粗糙度，切削力以及加工精度等各個因素[4]。物理仿真由于 其建模難度大、切削機理相對復雜、物理量難以把握等原因，研宄還不深入。
1.1.3研究意義
基于UG/post builder開發的V255后置處理器應用于V255五軸數控加工
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