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车削加工仿真模型的研究

迟苍有  
【摘要】: 制造业的发展对产品性能、规格、品种不断提出新的要求,产品的生命周期越来越短。新产品的开发时间是制造业中的决定性因素。虚拟制造技术可以模拟由产品设计、制造到装配的全过程,对设计与制造过程中可能出现的问题进行分析与预测,提出改进措施,实现产品从开发到制造整个过程的优化,达到降低产品生命周期、减小开发风险、提高经济效益的目的。而机械加工过程仿真在虚拟制造中占有重要地位,它通过对机床—工件—刀具构成的工艺系统中各种加工信息的有效预测与优化,为实际加工过程在中的智能化创造了有利条件,同时它也是研究加工过程的重要手段。 评价产品质量很重要的因素是表面粗糙度。在机械制造中,机械零件表面粗糙度对工件的性能有很重要的影响。因此国内外很多学者都对已加工表面形貌进行研究,虽然取得了很大的成就,但是这些表面形貌的仿真多是在静态条件下进行的,很少对切削加工的动态加工过程进行仿真。切削加工过程是一个极其复杂的工艺过程,它不但涉及到弹性力学、塑性力学、断裂力学,还有热力学、摩擦学等。切削质量受到刀具形状、切屑流动、温度分布、热流和刀具磨损等的影响。车削加工是目前应用最广泛的切削加工方法之一,因此对车削加工过程进行仿真具有重要的理论研究价值与实际应用价值。 本文首先通过分析切削机理确定切削加工过程中影响工件表面轮廓形貌特征的因素,并应用于仿真程序中。然后根据机械系统的传动模型,基于矩阵变换和矢量运算确定车削加工仿真模型。最后,利用该模型对车削表面轮廓形貌进行仿真程序开发,产生二维、三维车削加工表面轮廓形貌,并对不同条件下所得到的仿真结果进行分析,以预测实际车削加工表面轮廓形貌。


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