車銑加工中心動態(tài)特性及加工機理
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，車銑復(fù)合功能的精工機床是近年來適 應(yīng)產(chǎn)品的復(fù)雜化和生產(chǎn)的高效韋要求而發(fā)展很快的機種[1],。該機床 可同時采用多種工藝加1:方法及復(fù)雜曲面加工.,，這是航空、航天等軍工. 產(chǎn)品所需要的,。由于國外的技術(shù)封鎖，缺乏可參考的技術(shù)資料，極大地 制約了我國對這類高檔精工機床的發(fā)展,。目前國產(chǎn)的車銑加[:中心還 無法滿足我國汽車、飛機,、航空航天,、造船、軍工等制造業(yè)追求高精度,、 高可靠性產(chǎn)品的要求,，因此每年我國需要從國外引進大景的車銑加工 中心，以滿足生產(chǎn)的需要,。國內(nèi)機床行業(yè)一直在尋求開發(fā)這種結(jié)構(gòu)的加工中心,，從最近幾年的機床展覽會的情況來看，很多機床制造企業(yè)正在 以各種方式開發(fā)該機床產(chǎn)品,，但其主要關(guān)鍵部件仍然是依賴進口,，并沒 有實現(xiàn)真正意義上的國產(chǎn)化>3]。我國需要盡快研制出這種車銑加工 中心產(chǎn)品，以適應(yīng)軍工產(chǎn)品的需要并填補國內(nèi)空因此以代表高檔數(shù) 控機床發(fā)展方向的車銑加工：中心作為研究對象是十分具有重要意義的,。 研究開發(fā)一臺車銑加工中心需要多種方案的反復(fù)比較及試驗,，也需要大景的技術(shù)投資和較長的開發(fā)時間，因此國內(nèi)的機床制造企業(yè)常常無力進行此項開發(fā)研究工作,。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展,，全球化、網(wǎng) 絡(luò)化和擬實化已成為21世紀(jì)制造業(yè)發(fā)展的重要特征;特別是計算機建 模與仿真技術(shù),、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的出現(xiàn),，虛擬制造技術(shù)應(yīng)運而生，它的誕 生是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果,，是各種現(xiàn)代制造技術(shù) 與系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢,，為制造業(yè)中復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計和制造提供了手段，近年來,，為了縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期,、降低生產(chǎn)成本，提出了各種各樣的制造模式,，在這些新的制造模式中,，由于虛擬制造基本不消耗 資源和能量，也不生產(chǎn)實際產(chǎn)品,，而是產(chǎn)品的設(shè)計,、開發(fā)與實現(xiàn)過程在 計算機上的本質(zhì)實現(xiàn),，即采用計算機建模與仿真在高性能計算機及高 速N絡(luò)的支持下群組協(xié)同工作,，進行模擬與仿真，檢查產(chǎn)品設(shè)計和制造 的合理性,，預(yù)測其制造周期和使用性能,，以便及時修改設(shè)計，更有效地 靈活組織生產(chǎn),，以實現(xiàn)產(chǎn)品制造全過程的最優(yōu)化,。 目前制造技術(shù)的目標(biāo)是以最短的時間、最低的成本和最有效的方 法制造出高質(zhì)設(shè),、高性能的產(chǎn)品,。由于產(chǎn)品的復(fù)雜性增加和富有競爭 性的產(chǎn)品生命周期的縮短，物理樣機（高檔精工機床）的實現(xiàn)和測試成 為成功開發(fā)具有經(jīng)濟優(yōu)越性的現(xiàn)代機床的主要瓶頸[7],。當(dāng)前,，機床制 造商很難承擔(dān)起制造和測試物理樣機所需的時間和費用，而現(xiàn)代機床 的設(shè)計過程引用了計箅機仿真技術(shù)預(yù)測其性能,，不僅減少硬件測試的 費用和時間,，而且減少反復(fù)對物理樣機改進的次數(shù),，計算機仿真技術(shù)能 很好地解決開發(fā)產(chǎn)品的工(最快的上市時間）、Q(最好的產(chǎn)品質(zhì)量）,、C (最低的產(chǎn)品成本）,、S(良好的產(chǎn)品服務(wù)）。其中虛擬樣機仿真技術(shù)是 目前計算機建模與仿真技術(shù)的一種先進方法,，表示物理產(chǎn)品的計算機 仿真模塑,，可以像真的物理樣機一樣進行分析和測試。在設(shè)計過程中 反復(fù)改變機床的虛擬樣機模型和調(diào)整各種設(shè)計方案,，直到達到滿意的 性能要求,，從而減少整個產(chǎn)品的開發(fā)時間和成本。而數(shù)學(xué)建模是計算 機仿真技術(shù)的基礎(chǔ),，是一種通用的方法。根據(jù)不同的要求,，建立不同的 數(shù)學(xué)模銦,，然后對其進行仿真，所得結(jié)果可以預(yù)測和評估產(chǎn)品的性能,。 如圖1. 1所示為傳統(tǒng)設(shè)計過程與基于計算機建模與仿真的現(xiàn)代設(shè)計過 程的對比圖,。傳統(tǒng)的設(shè)計過程為：概念——設(shè)計——物理樣機制 造——物理樣機試驗——物理樣機方案變更——物理樣機制造變 更——定型。在新產(chǎn)品的設(shè)計過程中,，目前大部分企業(yè)采用計算機輔 助設(shè)計（Computer Aided Design,，CAD)，根據(jù)設(shè)計圖紙進行物理樣機的 試制,，或荇先試制一些部件,，再試制物理樣機;然后對試制出來的物理 樣機進行評價，其評價方法是進行物理樣機的試驗及試運轉(zhuǎn),。這種新產(chǎn)品的試制模式,，當(dāng)評價結(jié)果達不到預(yù)期目標(biāo)時，就要重新更新設(shè)計,，并重新試制物理樣機,，新產(chǎn)品的試制過程循環(huán)長，試制費用比較高,，試 制周期也比較長,。特別是對無參考機型的完全創(chuàng)新的新產(chǎn)品試制，其 缺點表現(xiàn)尤為突出,，一個產(chǎn)品往往要經(jīng)過多次循環(huán)才能最后定,。 而現(xiàn)代設(shè)計模式在新產(chǎn)品設(shè)計與試制過程中增加r計算機建模與仿真 環(huán)節(jié)，可以在計算機上進行預(yù)測和評估產(chǎn)品的性能,，當(dāng)評價結(jié)果不滿意 時,，進行修改設(shè)計的過程也是在計算機上完成，可以多次修改及優(yōu)化產(chǎn) 品設(shè)計方案，直到達到滿意的設(shè)計要求,，再制造物理樣機,，最后產(chǎn)品定型、生產(chǎn),。 從以上分析可以看出,，傳統(tǒng)模式的新產(chǎn)品的試制過程循環(huán)長，對完 全創(chuàng)新開發(fā)的新產(chǎn)品不利,。與傳統(tǒng)模式相比,，現(xiàn)代設(shè)計過程中在汁算機 上建立虛擬樣機模型和數(shù)學(xué)模型，通過仿真結(jié)果對其設(shè)計質(zhì)量包括外 觀,、功能,、性能、成本,、可制造性,、可靠性及制造周期等指標(biāo)進行分析和評 價。計算機建模與仿真技術(shù)的出現(xiàn)和逐漸成熟,，為解決傳統(tǒng)設(shè)計與制造 中的種種弊端提供了強有力的下具和手段,。其設(shè)計、制造,、測試,、評價等 過程都是在計算機上完成的，保證了物理樣機一次試制成功率m,。本文由海天精工整理發(fā)表文章均來自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考,，轉(zhuǎn)載請注明！