计算机模拟仿真在机械加工过程中的应用摘要:介绍了数控车削和铣削加工过程的计算机模拟技术的发展现状，提出了在机械加工过程中仿真模拟存在的问题，并对机械加工过程中计算机模拟仿真的发展趋势进行了分析。关键词:车削过程仿真;铣削过程仿真;几何仿真;物理仿真;模拟仿真Abstract:The application of simulation technology in the numerical controlmachining process of turning and milling was The problem for the simulation technology ofmechanicalmachining was presented， the development trend of the simulatitechnology ofmechanicalmachiningwas Keywords:Turning process simulation; Milling process simulation; Geometry simulation; Physics simulation; Simulation 引言中国已是制造大国[1]，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决定性因素[2]。虚拟制造是一种新的制造技术，它以信息技术、仿真技术、虚拟现实技术等为支持，对产品的设计、生产、检测、装配的全过程进行统一的建模和仿真，模拟现实的制造系统，实现产品从开发、制造到装配的全过程的优化，从而达到缩短产品周期、降低开发成本、提高生产效率的目的[3，4]。而机械加工过程仿真在虚拟制造中占有重要地位，通过加工仿真，可以评价所设计零件的可加工性，验证NC程序的正确性，避免传统产品开发中的试切过程[5]，预测刀具的破损、磨损，了解加工参数和材料参数的变化对加工表面的影响，包括其表面精度、硬度和表面残余应力等等，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。车、铣加工是目前应用最广泛的加工方法，因此对数控车、铣加工过程进行仿真具有重要的理论研究与实际应用价值。对车、铣过程进行虚拟仿真，参考仿真结果合理选择工艺参数中的车削速度、背吃刀量及进给率;对刀具几何结构(前角、后角和断屑槽等)进行优化设计。目的在于减小切削力、提高金属切除效率并改善加工表面质量、优化加工工艺等。虚拟加工过程仿真包括几何仿真和物理仿真两方面内容。国内也有研究者致力于面向加工质量分析与预测的加工过程物理仿真单元系统的研究与开发。作者通过总结车、铣加工过程的计算机模拟技术的发展现状，分析了计算机模拟技术在机械加工过程中的发展趋势。1 机械加工过程中的几何仿真目前国内外对机械加工过程中的几何仿真的研究比较成熟，并研制出具有商用价值的仿真软件或仿真模块，如CG- Tech公司的Vedcut和法国Delmia公司的VNC。同时为提高数控机床的利用率，避免人工选择加工参数带来的弊端，各学者相继提出了在线自适应参数优化方法和离线参数优化方法。离线的参数优化是在实际加工之前，通过对加工状态的预测并结合已有的经验和数据来优化加工参数。除了通过预先确定加工参数，并根据优化目标对确定的加工参数进行优化的传统定参数优化方法外，仿真变参数优化方法更多的是通过数控加工仿真系统模拟实际加工过程来获取实际加工最优参数。离线定参数优化以加工效率、加工成本和加工质量中的一个或多个参数为目标[6]建立数学模型，选择要优化的加工参数，然后选用合适的寻优算法为特定零件的某一道工序选择一组固定的最佳参数。离线变参数优化方法以进给率作为设计参数，以加工时间作为优化目标，以最大铣削力作为主要约束。在相当多的情况下，最快的加工速度和最短的加工时间并不一定意味着最高的生产效益，加工成本、加工质量等因素对生产效益的影响也至关重要[7]。在刀位轨迹确定的情况下，除了进给率以外，切削速度也是可以调节的重要加工参数。实际生
