数控后加工与仿真优秀PPT.ppt

数控加工仿真概述v概述：概述：v 利用计算机技术来模拟实际的机床加工过利用计算机技术来模拟实际的机床加工过程，它验证数控加工程序的牢靠性和预料切程，它验证数控加工程序的牢靠性和预料切削过程削过程v作用：作用：v 削减工件的试切，提高生产效率削减工件的试切，提高生产效率v特点：特点：v 形象、科学、平安、经济形象、科学、平安、经济产生背景随着计算机集成制造(ClM)、灵敏制造(AM)、并行工程(CE)等先进制造技术的发展与应用，企业之间竞争日趋激烈，企业设计、制造模式正在发生转变已要求将产品的可制造性分析提前到设计阶段，甚至市场分析阶段，其综合性和困难性使仿真技术成为重要的和必不行少的探讨工具，只有通过仿真才熊确定产品设计和生产工艺的可行性和合理性，才能保证产品制造的成功和确保生产周期。加工过程的计算机仿真是接受先进的计算机建横与图形仿真技术，在计算机上模拟加工环境和数控加工的全过程，是验证数控程序的正确性、检查产品设计与可制造性的有效工具。加工过程仿真包括几何仿真和物理仿真。几何仿真主要用于数控程序验证，包括刀具轨迹验证、干涉和碰撞检查两个方面，其目的在于确定数控程序的正确与否。物理仿真则是对加工挝程的热学、力学特性进行建仿照真分析，主要用于验证各种加工参数的选择是否合理。近年来，Internet的飞速发展打破了地域限制，为实现异地协同设计与网络化制造奠定了基础，同时也对制造过程仿真提出了新的要求。现有的仿真软件(如ProE、UGS的加工仿真模块)多是在单台计算机上运行，无法支持基于web的异地协同设计以及实施网络化制造的要求。该文针对上述问题，将数控加工仿真与网络集成，进行了基于Web的数控加工仿真的探讨，提出了一个基于Web的数控加工几何仿真系统体系结构，并以数控弯管过程为例，接受先进的VRML、J2EE技术，实现了一个基于web的数控弯管几何仿真系统。数控仿真技术国内外探讨现状国外:美国Maryland高校开发了用于培训数控操作人员的虚拟数控机床仿真器韩国Turbo-TEK公司开发出面对培训的虚拟数控铣削加工环境日本SONY公司研制的FREDAM系统可对球头铣刀加工自由曲面进行三维仿真，并进行干涉、碰撞检查意大利Bologna高校用B样条曲面建立端铣刀与工作台模型，接受真实感图形显示铣床精加工过程国内:华中理工高校开发的NCPVSS系统，具有数控铣削加工过程仿真功能同济高校了数控程序微机动画仿真系统清华高校CIMS工程探讨中心开发的“通用加工过程仿真器”已在多家企业得到应用仿真加工流程NC程序数控指令翻译生成刀具扫描体碰撞干涉检查生成半成品图形显示下一指令数控加工仿真系统结构装夹建模CAD/CAMNC程序加工过程仿真托盘装夹工件装夹夹具装夹NC代码翻译加工过程仿真干涉检查经验检验几何建模工件建模夹具建模机床建模托盘装夹模型机床定义加工模型机床装配坐标定义刀库逻辑主轴逻辑工作台逻辑几何信息加工位置加工中心设备模型装刀装托盘设置零偏材料切除率计算刀具库切削负荷计算刀具参数刀具建模进给速度优化数控加工仿真技术的分类l物理仿真l物理仿真是将切削过程中的各种物理因素的变更映射到虚拟制造系统中，在实际加工过程之前分析与预料各切削参数的变更及干涉因素对加工过程的影响，能够揭示加工过程的实质，分析具体工艺参数下的工艺规程质量及工件加工质量，协助在线检测与在线限制，进行工艺规程的优化。l几何仿真l基于Web的数控加工几何仿真系统探讨物理仿真探讨的内容物理仿真探讨内容包括：分析加工过程中的瞬时切削力、刀具与工件之间的相对运动、刀具磨损、工件的加工质量、工艺参数对加工质量的影响及危急、异样状况的报警等。物理仿真的功能1.视觉功能NC代码的可视化，可加工过程中过切、欠切的可视化，刀具和机床的可视化，刀位轨迹、运动干涉的可视化，刀具和加工件接触点变更的可视化，零件质量分析的可视化，零件粗糙度的可视化。2.触觉功能定义为操作人员的工艺操作。3.听觉功能实际机床加工时，机床会发出不同的声音，刀具切削材料、机床振动、刀具和夹具碰撞、进刀退刀和换刀时导轨发出的声音，加工过程中出现险情时发出的警报声。声音表示机床和刀具的状态，不同的声音表示不同的机床和刀具状态，可以通过声音来检测数控加工的过程。物理仿真的要求v要求真实，有错必显、即显，多视向视察；v要求加工中有声音的伴奏；v要求有质量分析报告；v仿真过程中允许人为的工艺操作；目前物理仿真探讨难点问题v加工过程模型难以建立；v仿真模型的通用性差；v仿真系统的好用性差；v与几何仿真未充分结合；物理仿真的主要形式1.预料道具切削性能；2.预料切屑大小及形态；3.预料机床或工件热变形对加工精度的影响；4.预料切削力；仿真系统的体系结构输入层硬件环境运行环境数据仿真库刀具材料刀具几何参数切削参数工件材料工件几何参数工艺系统参数。建模与仿真层切削力建模与仿真振动建模与仿真刀具磨损建模与仿真表面质量建模与仿真机床稳定建模与仿真切削温度建模与仿真剪切区建模与仿真切屑的形成建模与仿真软件环境输出层切削力振动位移切削温度场分布表面质量机床稳定性极限刀具寿命及磨损状态切屑形状加工过程物理仿真技术v分析方法以剪切面理论为基础，应用剪切滑移理论确定以剪切角为主的力学模型，探讨重点在于确定切削过程中的切削力及切削振动涉及到的相关问题。v试验方法试验方法针对针对大量实际进行的切削过程，通过试验确定下来DCFC(动态切削系数)中的各动态切削系数。v机械建模方法综合考虑到切削过程是涉及到多输入多输出的综合系统，通过建立运用于多种切削条件的综合切削模型，建立出各输入输出相关因素的影响关系，达到揭示切削过程、预料各有效输出参数、表达系统输入与输出间关系的目的。物理仿真模型v切削力模型v振动模型v表面粗糙度模型v切削温度场模型v刀具磨损模型数控加工仿真存在的问题v仿真的加工形式少，探讨范围窄v无理仿真过程都是考虑志向切削状态，与实际切削过程有较大差距v仿真手段限制仿真系统的发展v仿真模型好用性差v仿真模型通用性差v未与几何仿真充分结合几何仿真l基于Web的数控加工几何仿真系统探讨基于web的数控加工几何仿真系统体系结构数控加工过程是一个困难的过程，加工过程中零件毛坯形态不断发生变更，同时加工过程中加工载荷的变更也会引起刀具与工件的不同程度变形，基于web的数控加工几何仿真计算量大，对数据吞吐率的要求也特别高，是一个极其困难的Web应用。因而，在进行体系结构设计时应参考当前面对困难Web应用的主流架构N层结构，利用最先进的Web标准和技术来构建系统，以提高系统的吞吐率和应用的实现效率。Java以其平台盂关性、移植性强、平安性高、稳定性好、分布式、面对对象等优点而成为Interact应用开发的首选语言。Java技术可分为核心Java技术和企业级Java技术(J2EE)。J2EE是一种利用Java2平台来简化诸多企业解决方案的开发、部署和管理相关的困难问题的体系结构。J2EE供应了能够便利存取数据库的JDBC、APl、CORBA技术以及对EJB(EnterpdseJavaBealls)、JavaSemetAPI、JSP(iavaSemrPages)和XML技术的全面支持。J2EE运用EJBServer作为商业组件的部署环境，在EJBServer中供应了分布式计算环境中组件须要的全部服务例如组件生命周期的管理、数据库连接的管理、分布式事务的支持、组件的命名服务等等。图1所示系统是一个四层架构，由客户层、表示层、仿真器层、资源层组成。由于接受了J2EE这一工业标准，该体系结构具有平台无关性、交互性好、牢靠性强等优点，并且除了阅读器须要安装插件外，无需其他程序，优越于一般的客户机服务器模式。(1)客户层客户层由附带有VRML插件(如CosmoPhyer、MSVRML2等)、支持Java技术的Web阅读器(如IE60、Netscape等)构成。该层的主要功能是管理加工过程的显示，处理客户仿真请求，并保持与表示层的网络连接。该层基于HTTPTCPIP协议进行数据传输，以HTMLXML/VRML作为数据传输标准。(2)表示层表示层主要管理客户层同仿真器层的会话，接收从Web阅读器传来的各种仿真恳求并将其交给仿真器层进行处理，同时将仿真处理结果发送给阅读器。该层是运用者干脆接触的层面包括干脆看到的功能、界面等，主要进行NC程序的管理、编辑，此外还能进行客户端阅读器检验、格式化信息交换的数据、整理仿真会话内容等工作。(3)仿真器层仿真器层是系统的核心，该层主要由NC代码说明器、几何仿真引擎、仿真计算引擎三个模块组成。NC代码说明器用于对所编制的数控程序进行检验并对数控加工过程仿真的动作和状态起指挥和限制作用，其主要功能有：依据该数控系统的编程细则及相关的信息，检查NC程序的错误；从NC代码中提取相关加工信息、限制机床部件运动的有关吩咐和状态信息并将相关信息存在相应的数据结构中。NC代码说明由词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、仿真驱动数据文件组成。几何仿真引擎是整个系统的总控模块，依据用户的选择，将把NC代码说明器得到的相关加工信息以及限制机床部件运动的有关吩咐和状态信息传递给相应的仿真模块，同时限制仿真过程的执行和结果的输出显示。仿真计算引擎负责接收NC代码说明器生成的信息，进行运动及变形仿真计算。(4)资源层资源层由机床库、工装夹具库组成，主要为仿真器层供应各种资源服务。基于Web的数控加工仿真，是实旗网络化制造与异地协同设计的基础，可运用户在同、异构环境下，通过网络验证NC代码的正确性，实现数控加工几何仿真的发布和测览，满足多节点访问数控加工仿真的要求，为实现数控加工的网络化奠定了基础。论文探讨内容在实际应用中效果良好，所提出的系统体系结构可以进一步推广到更广泛的制造过程领域中，有利于促进网络化制造这一先进的制造模式的实施。几何仿真和物理仿真比较数控仿真技术的应用及展望虚拟数控机床的应用将给制造业带来革命性的飞跃。由于虚拟数控机床是数字模型，所以简洁实现对数字模型进行显示、分析、传递和迭代更新，为设计供应并行作业的可能，用经济快捷的方式提高产品设计品质，缩短产品开发周期。接受虚拟数控机床技术，可以为产品设计过程中的可制造性分析供应关键数据，能够快速完成在机床上不便利操作的各项任务，如完成数控程序的调试、测量产品加工误差、评定加工效率和检验干涉碰撞状况等。还可以利用虚拟机床优化切削参数，优化刀具路径，提高机床设备的生产效率。利用机床加工的全过程与用户的交互功能，可以为企业、学校的数控人才培训供应快速、平安且不消耗资源的有效手段，并帮助机床制造商向远程客户逼真地演示其产品。为制造业供应最佳的发展以及为加工过程的优化供应决策依据。虚拟数控机床的网络功能为真正实现远程合作供应保证。虚拟数控技术是由很多先进学科、先进学问形成的综合技术系统，是一个极具潜力的前沿探讨领域。由于多媒体技术和网络技术以及仿真技术的快速发展，虚拟数控技术将获得更快的发展。虚拟机床是虚拟加工技术的核心，网络化、智能化、集成化是虚拟制造技术的发展方向。虚拟机床软件的发展目标应当是依据国内的现实状况和国外软件的发展趋势，针对具体的机床开发面对工程的好用化小型软件。把某一类型的虚拟机床作为该类型数控机床的附件，提高数控机床的市场竞争力、增加机床产品的附加值。虚拟数控机床的应用，将为制造技术带来勃勃朝气，并将虚拟数控机床的探讨开发推向一个更加崭新的阶段。参考文献v数控加工理论与好用技术，编著王爱玲、李梦群、冯裕强，机械工业出版社170页187页；v基于OpenGL的数控加工仿真系统探讨【期刊论文】余斌、刘荣忠-四川高校学报(工程科学版)；v数控车削加工仿真技术的探讨期刊论文-制造技术与机床，田美丽；v国外NC加工仿真技术的现状分析，陈志伟v江晓峰数控加工仿真关键技术探讨南京航天高校博士论文，1999v顾立志金属切削过程仿真及其在切削参数优化中的应用探讨哈尔并工业高校，1998v周济周艳红数控加工技术国防工业出版社，2002v黄明吉虚拟数控技术及应用化学工业出版社,2005v姜玉宪限制系统仿真北京航空航天高校出版社1998Thank You!