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虚拟制造在加工过程中的重要应用之一就是数控机床加工仿真。数控加工仿真分为几何仿真和物理仿真两类。前者主要研究现实世界物体如何以实体的形式在计算机中表现。其实体属性有几何、材质、光照等,其作用主要有碰撞检验、数控加工程序和加工轨迹检验。后者主要研究加工过程中,由于切削力、切削热、机床运动误差、加工系统颤振以及负载变化引起加工结果变化的预测问题。这是虚拟制造最具魅力的地方。随着金属切削加工不断向高精度、高效率、自动化方向发展,因此对数控加工的物理仿真要求就变得日益迫切。在此背景下,本文提出了虚拟数控加工仿真及误差分析,即在虚拟状态下通过对数控切削加工的物理过程进行建模、仿真、分析,有效的指导于实际的制造业。
首先本文探讨了国内外虚拟制造技术的研究现状,并在此基础上提出了虚拟数控加工仿真系统的构建,阐述了虚拟数控加工误差分析的理论基础,并通过典型的数控铣削虚拟仿真加工系统VERICUT,针对典型播放器凸模零件全面阐述了机床、刀具、夹具建模过程,同时利用PRO/E完成了零件的造型、走刀路径模拟及自动编程,最终实现了虚拟数控加工仿真,在此基础上充分利用VERICUT对零件的残留高度、精度误差等进行了全面的分析,为典型零件合理的数控加工工艺规划提供了有效的参考。