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加(jiā)工中心(xīn)的虛擬建模仿真分析
2018-5-17  來源:吉林工程技術師(shī)範學(xué)院  作者: 郭淑穎

       摘(zhāi)要:利用有效的三維產(chǎn)品設(shè)計功能,將針對加(jiā)工中心,進行有效(xiào)的虛擬建模。針對其中的毛坯模型,就要將離散矢量模(mó)型(xíng)化進行有效的優化,利用(yòng)各種有效的渲染動畫效(xiào)果,有效的控製數據加工中心的加工過程,通過這樣的方式,實現加工中(zhōng)心的虛擬建模仿真,在虛擬加(jiā)工的條件下,針對(duì)驗證數(shù)據(jù)程序的(de)時間,可以得到不斷的縮短。

       關(guān)鍵詞:加工(gōng)中心;虛擬(nǐ)建模;仿真分析

       針對虛擬製造,這是一種新的製造(zào)技術,計算機放著技術得(dé)到廣泛的利用,零件具體的加工方(fāng)法、工序順序以及選(xuǎn)用(yòng)工裝和工藝參數、對其(qí)工藝性進行裝配(pèi),各個連接件之間的連續性等等各個方麵都可以(yǐ)實行建模仿真,對於具體的加工缺陷可(kě)以提前就發現(xiàn),在裝(zhuāng)配過(guò)程中出現的(de)問題也可以提(tí)前發現,將製造過程進行有效的優化,是加工效率(lǜ)得到有效的提高。

       1、 虛擬加工(gōng)中心仿真係統

       數據機床(chuáng)中的一個部分就是加工中心,而(ér)我們常說的數(shù)控機床指的就是(shì)機床中裝有(yǒu)數(shù)控係統,針對數控加強過程(chéng),主要是以製造為中心,是當今虛擬製造中非常重要的一部分,主要利用虛擬現實技術和仿真技術,建立出來的幾(jǐ)何模型需要具備加工零件毛坯和夾(jiá)具以及刀具等,隨(suí)後快速運算所(suǒ)建立的幾何模型(xíng)。其(qí)技術主要是利用真(zhēn)實的感圖形進行顯示,顯示出加工中心的零件模型和夾具模型以及刀具模型,對於模擬零件的實際加工過程進行有(yǒu)效地(dì)利用(yòng)。

       針(zhēn)對整個加工中心主要是由四(sì)個模塊組成,建立虛擬加工中心建模和刀具(jù)庫,設計出 NC 代碼編譯器;家農曆出毛(máo)坯(pī)模型;對加工中(zhōng)心仿真進行(háng)有效的模擬;還包括加工中心的顯示和毛坯的顯示以(yǐ)及加工過程(chéng)的有效顯示(shì)。

       2 、虛擬(nǐ)加工中心的幾何建模

       完整的銑削加工中心結構,結構比較複雜,但是其結構和功能都是比較(jiào)獨立的,其部件組成的數量也是相對來說比較固定的。針對虛擬模型,需要將加工中(zhōng)心的具體形狀特(tè)征和功能特征進行(háng)有(yǒu)效的表達(dá),需要針對具體的床身、立(lì)柱、主軸等進行建模,一些具體的部件和仿真沒有什麽實際聯係,因此不需要對其進行考慮,這些具體(tǐ)的部件例如電氣係統和保護罩以及排屑係統等等。

       針對虛擬數據加工中心的實際幾何模型,主要是由機床、底座以及各(gè)種運動組件形(xíng)成,利用 Pro/E 進行建模,隨後將其導出來,建(jiàn)立人格標準的三維數(shù)據格(gé)式,在虛擬係統(tǒng)當中,可以將 STL 文件直(zhí)接(jiē)讀取出來,隨後再(zài)進行加工裝配,形成虛擬數控的加(jiā)工中心。對加工中心的結(jié)構進行有效的探索,主要的組成部(bù)件主要是由(yóu)具有運動特征的對象和靜止對象組成的(de)。

       3 、虛(xū)擬毛(máo)坯模型的建立

       針對毛坯模型的建立,就是通過加工過程,一(yī)種具(jù)體幾何仿真,對毛(máo)坯進行離散的過程,需(xū)要利用(yòng)優化離散矢量模型。使曲麵在具體的一個坐標平(píng)麵當中,具有投影麵的包圍盒,對於離散精度要嚴格的(de)遵循(xún),進行均勻的劃分,可以劃(huá)分成具體的網格。以離(lí)散網格點的法矢(shǐ)方向為基礎,使其可以和原曲麵進行有效的相交,進行有效的求交,在原曲麵上(shàng),將這些具體的(de)離散網格(gé)點的實際高度值求出來,對於原曲麵(miàn)的是(shì)高(gāo)度值的(de)離散點,可以被稱作 Z-MAP 點。以這些實際的 Z-MAP 點,形成的(de)三維包絡體,建立出(chū)具體的毛坯體。在曲率變化比較大的地方,可以在其網格邊(biān)上,將非均勻(yún)的(de)離散網格點進行添加。利用將離散矢量進行優化的方法,在局部需要加密的(de)網格邊點上進(jìn)行處理,這樣一來,數據的存儲量也會得到有效的減少,大大改善了仿真的速度和精度。

       4 、虛擬加工的關鍵(jiàn)技術

       4.1 幾何建模技術

       在單個零(líng)件的幾何模型(xíng)方麵,其基礎就是CSG 和 B-Rep 的結合,針(zhēn)對建模方法中比較簡潔和易行的方法,就是平掃和回轉法,在主要特(tè)征和參數造型方麵,很多商用的CAD/CAM 軟(ruǎn)件,還有很多的(de)開源的 CAD 內核代碼,具有比較成熟的(de)零件幾何建模。在(zài)機械(xiè)設備方麵,因此機械設備是比較複雜的,對其主要的裝配關(guān)係進行表示,需要利用合適的模型(xíng)。對裝配體中的組成元件的相互(hù)關係進行表示,主要是利用兩(liǎng)種方法:關聯矩陣和存儲間(jiān)間的配合。前一種方法可以存儲更多的信息(xī),可以產生浮點數,對誤差進行有效的累積,自身具有良好的通用性,對於任何一種(zhǒng)具體的裝配關係都可以進行表示。後者這種方法,會存儲比較少的信(xìn)息,還比較精確,主要是對(duì)已知的裝(zhuāng)配關係進(jìn)行有效(xiào)的表示,自身具有很大的限製(zhì)性。因此前一種方法應用的更加普遍。

       針(zhēn)對當前的數控機床的(de)幾何表示,缺乏一定(dìng)的標準模型,數控機床自身具有其(qí)結構特點,因此其結合模型(xíng)要對(duì)於其加工過程的快速顯示進(jìn)行有效的適應,對其器主要運動(dòng)需要進行描述,建立出(chū)具體的運動模型,還要針(zhēn)對數控機床出現的幾何誤差,建(jiàn)立出具體的模型。

       4.2 數控(kòng)代(dài)碼翻譯

       針對數控代碼翻譯,就是在數(shù)控加(jiā)工程序中,對工藝過程中的(de)各種各樣的操作和運動特征進行具(jù)體的描述。在計算機中,對於虛擬數控(kòng)機床的加工過程進行有效的實(shí)現(xiàn),正(zhèng)確的翻譯 NC 代碼,在虛擬翻(fān)譯器的加工係統中,其核心模塊就是(shì) NC代碼翻譯器。對於虛擬機床的動作和狀態進行有效的智慧,機床任何一種動作和狀態,NC 代碼翻譯器(qì)都可以進行有效控製。我國數控圖形編程和實體的顯示(shì)技術不斷發展,因此我國更是迫切需求 NC代碼翻譯器,虛(xū)擬加工係統中的關鍵技(jì)術就是 NC 代碼翻(fān)譯。

       NC代碼翻譯器需要具備 NC 代碼檢錯和(hé)翻譯的技能,針對檢錯(cuò)技能,就是以數控係統的(de)編程規定,還有數據加工的相關常識為基礎,針對(duì) NC 代碼(mǎ),進行有關語意、語法的分析,將 NC 代碼中語法錯誤和邏輯錯誤等檢查出(chū)來。通過實際檢錯的階段,可以將未被檢(jiǎn)查出來的錯誤做出來,進入翻譯階段。而翻譯階段,就是在 NC 代碼中將有關機床部件的(de)相(xiàng)關信息和動作進行提取,按(àn)照實際的位移和速度的實際變化,經過實際(jì)劃分,可以分(fèn)成一係列的時間片段,將各個時間段的機床坐標的位移計算(suàn)出來,使機床模型可以進行實際運(yùn)動。

       5、結(jié)束語

       利用加工中心虛擬建模(mó)的(de)方法,可以將傳統上道具的不足(zú)進(jìn)行有效的改善,傳統的上刀具軌跡顯示法隻能在二維平麵上使用,具有很大的局限性,真實感不足,會出現刀具和工件的過多幹涉的現象,這些(xiē)缺點還是比較難去發現的,在大型複雜工件中(zhōng),試切法是比(bǐ)較複雜的,其實際(jì)周期也比較長,其實際成本也(yě)比較高(gāo),利用加工中心虛擬建模的方式,使加工中心的有效工時和(hé)使用壽命得到有效的提高。

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