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虚拟加工物理仿真系统研究与开发

周月平  
【摘要】:虚拟制造技术是制造业为在竞争激烈的全球市场求得生存与发展,更快更好地满足市场需求,并随着计算机技术特别是信息处理技术的发展,而应运而生的。虚拟加工过程仿真是虚拟制造的底层关键技术,它通过对机床—工件—刀具构成的工艺系统中的各种加工信息的有效预测与优化,为实际加工过程的智能化实现创造了有利条件,同时它也是研究加工过程的重要手段之一。它主要包括几何仿真和物理仿真两部分。物理仿真由于其切削机理复杂、建模难度大等客观原因,研究还不深入。但对切削过程物理方面因素的分析与预测在虚拟制造研究中具有十分重要的意义。 本文在前人研究成果的基础上,重点对虚拟加工物理仿真的模型建立的方法进行了一些尝试性的研究,主要包括以下几个方面的内容: (1) 针对目前虚拟制造、虚拟加工过程仿真在国内外的发展情况以及虚拟加工物理仿真存在的一些问题,尝试建立一种新的虚拟加工物理仿真系统的构想。 (2) 总结了传统切削力、切削温度及表面粗糙度的两种分析模型—理论计算公式与回归模型,提出基于BP网络的加工过程物理仿真的神经网络模型,同时在建模过程中结合实际探讨了网络结构及参数设置。最后利用切削样本数据对网络进行了训练,并同分析模型在拟合精度与预测精度方面进行了比较。 (3) 针对分析模型与神经网络各自的优点与缺点,提出一种将分析模型与神经网络模型集成在一起的混合模型,建立了混合模型的整体流程,并对该模型进行了验证。 (4) 编制基于混合模型的虚拟加工物理仿真系统软件,介绍了该软件的主要功能及界面,然后详细讨论了该系统软件中的关键技术与实现方法,最后验证了该系统是正确可靠的。


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