數(shù)控仿真技術(shù)論文

1、機(jī)制 0843 班雷香偉200806111217計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)及其在數(shù)控加工中的應(yīng)用摘要：近幾年，計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)在數(shù)控加工中的應(yīng)用越來越廣泛。本文結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn)。淺談數(shù)控仿真技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，包括數(shù)控加工過程仿真的研究狀況、機(jī)械加工過程仿真的現(xiàn)狀與存在問題和數(shù)控仿真技術(shù)的的應(yīng)用及展望。關(guān)鍵詞： 仿真；計(jì)算機(jī)仿真；數(shù)控技術(shù)；數(shù)控仿真技術(shù)；虛擬數(shù)控機(jī)床1 計(jì)算機(jī)仿真1.1 何為仿真仿真就是將所研究的對象用其它手段加以模仿的一種活動。如曹沖稱象、軍事演習(xí)、飛行器風(fēng)洞試驗(yàn)、核爆炸試驗(yàn)等，屬于實(shí)物仿真的例子。計(jì)算機(jī)仿真是一種非實(shí)物仿真方法，它是利用計(jì)算機(jī)對一個(gè)宏觀復(fù)雜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和行為

2、進(jìn)行動態(tài)模仿，從而獲得該系統(tǒng)及其變化過程的特性指標(biāo)，以評價(jià)或預(yù)測系統(tǒng)的行為效果，為決策提供信息的一種方法。簡而言之，對某系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真就是建立該系統(tǒng)的仿真模型并就該模型在計(jì)算上進(jìn)行試驗(yàn)。計(jì)算機(jī)仿真通過建立數(shù)學(xué)模型、編制計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)對真實(shí)系統(tǒng)的模擬, 從而了解系統(tǒng)隨時(shí)間變化的行為或特性。計(jì)算機(jī)仿真反映出新的科學(xué)技術(shù)的時(shí)代特征, 它的應(yīng)用為各個(gè)領(lǐng)域帶來新氣象和成果。1.2計(jì)算機(jī)仿真應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真應(yīng)用的領(lǐng)域有：航空管理 ,公交車的調(diào)度 ,飛機(jī)設(shè)計(jì) ,動畫設(shè)計(jì) ,三峽的安全、生態(tài) ,道路的修建 ,醫(yī)療保險(xiǎn) ,國債的發(fā)行 ,家居裝修 ,煉鋼的溫度估計(jì) ,發(fā)電廠的操作訓(xùn)練 ,飛行員訓(xùn)練，鼠疫的檢測和預(yù)

3、報(bào)。1.3為什么要進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真1. 于重復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)，便于控制參數(shù)，時(shí)間短，代價(jià)小。機(jī)制 0843 班雷香偉2008061112172. 可以在真實(shí)系統(tǒng)建立起來之前， 預(yù)測其行為效果， 從而可以從不同結(jié)構(gòu)或不同參數(shù)的模型的結(jié)果比較之中，選擇最佳模型。3. 對于缺少解析表示的系統(tǒng)， 或雖有解析表示但無法精確求解的系統(tǒng)， 可以通過仿真獲得系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)值結(jié)果。4. 對于隨機(jī)性系統(tǒng)，可以通過大量的重復(fù)試驗(yàn)，獲得其平均意義上的特性指標(biāo)。1.4 適用計(jì)算機(jī)仿真解決的問題1. 難以用數(shù)學(xué)公式表示的系統(tǒng)，或者沒有建立和求解數(shù)學(xué)模型的有效方法。2. 雖然可以用解析的方法解決問題， 但數(shù)學(xué)的分析與計(jì)算過于復(fù)雜，

4、這時(shí)計(jì)算機(jī)仿真可能提供簡單可行的求解方法。3. 希望能在較短的時(shí)間內(nèi)觀察到系統(tǒng)發(fā)展的全過程， 以估計(jì)某些參數(shù)對系統(tǒng)行為的影響。4. 難以在實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和觀察時(shí)， 計(jì)算機(jī)仿真是唯一可行的方法， 例如太空飛行的研究。5. 需要對系統(tǒng)或過程進(jìn)行長期運(yùn)行比較，從大量方案中尋找最優(yōu)方案。2 淺談數(shù)控仿真技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r數(shù)控技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的核心, 世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù), 以提高制造能力、適應(yīng)市場能力和競爭能力。虛擬制造技術(shù)就是根據(jù)企業(yè)的競爭需求，在強(qiáng)調(diào)柔性和快速的前提下，于 20 世紀(jì) 80 年代提出的，并隨著計(jì)算機(jī)，特別是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在90 年代得到人們的極大重視，獲得迅速的發(fā)展

5、。在不長的時(shí)間里，已成為企業(yè)界、學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)之一，是當(dāng)今國際上科技領(lǐng)域的前沿課題，目前在美、英、日、西歐諸國已經(jīng)形成了相當(dāng)規(guī)模的新興產(chǎn)業(yè)部門，商品化軟件已趨于成熟，應(yīng)用比較廣泛。隨著我國加入世貿(mào)組織 , 綜合國力進(jìn)一步增強(qiáng) , 我國經(jīng)濟(jì)全面與國際接軌 , 并正在成為全球制造業(yè)中心 ,進(jìn)入了一個(gè)空前蓬勃發(fā)展的新時(shí)期 , 隨著機(jī)械零件制造復(fù)雜程度的提高， 對數(shù)控代碼正確性驗(yàn)證的需求越來越迫切， 數(shù)控仿真系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)圖形顯示技術(shù)模擬實(shí)際加工過程， 是驗(yàn)證數(shù)控加工程序正確性的有力工具之一 , 這必然對掌握現(xiàn)代化制造技術(shù)的人才、特別對一線數(shù)控技術(shù)工人形成了巨大的需求。2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述計(jì)算

6、機(jī)輔助仿真技術(shù)是美國在曼哈頓計(jì)劃中首先發(fā)展起來的，在科學(xué)家們?yōu)榱塑娛律蠙C(jī)制 0843 班雷香偉200806111217的需要開發(fā)先進(jìn)技術(shù)時(shí)仿真技術(shù)的發(fā)展成為進(jìn)行預(yù)測氣候變化和武器生產(chǎn)試驗(yàn)的關(guān)鍵技術(shù)。當(dāng)這項(xiàng)技術(shù)逐漸發(fā)展成熟時(shí)，仿真技術(shù)被推廣到其他軍事和民用工業(yè)生產(chǎn)和應(yīng)用中。早期的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)完全依賴于個(gè)人的努力， 仿真的有效性在很大程度上取決于仿真者在仿真過程的各個(gè)環(huán)節(jié)所具有的經(jīng)驗(yàn)， 這就要求仿真者擁有很多方面的知識， 而這種要求阻礙了仿真技術(shù)的普遍應(yīng)用。因此， 80 年代起，仿真領(lǐng)域普遍開始重視建模技術(shù)，并將圖形技術(shù)、人工智能技術(shù)、知識工程技術(shù)引入到仿真建模過程中。 縮小用戶描述問題的方式與

7、仿真模型的最終表現(xiàn)形式之間的差距，產(chǎn)生直觀、簡練而有效的輸入方式，滿足仿真輸入形式的多樣性和復(fù)雜性的要求。隨著仿真技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， 一方面仿真系統(tǒng)的規(guī)模增大、 結(jié)構(gòu)復(fù)雜化并向分布式仿真發(fā)展，另一方面在復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析過程中、在管理決策過程中，仿真系統(tǒng)起著越來越重要的作用，導(dǎo)致對仿真置信度要求的提高。因此，仿真系統(tǒng)功能的智能化、集成化；仿真軟件設(shè)計(jì)和自動化，是仿真軟件開發(fā)的主要趨勢。2.2 數(shù)控加工過程仿真的研究狀況目前，仿真和建模技術(shù)已成為制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分析和運(yùn)行的重要工具，同時(shí)作為生產(chǎn)計(jì)劃、作業(yè)調(diào)度和輔助決策工具也得到越來越廣泛的應(yīng)用。目前在許多商品化CAD/CAM軟件系統(tǒng)如：

8、IDEAS,UG,PRO/E,等系統(tǒng)中，開發(fā)了以二維圖形和三維圖形為基礎(chǔ)的圖形數(shù)控編程工具和刀具軌跡生成工具，具備零件加工過程的計(jì)算機(jī)仿真功能。例如，UG1.4 以上版本提供了強(qiáng)大的刀具軌跡模擬功能，檢驗(yàn)走刀路徑，發(fā)現(xiàn)加工中的不合理，如少切或過切等。這類軟件開發(fā)成本高，不易推廣使用。國內(nèi)在這一領(lǐng)域的研究工作開展的較晚，目前有華中理工大學(xué)開發(fā)的應(yīng)用于CAD中心曲面造型系統(tǒng)中的數(shù)控銑削加工切削仿真系統(tǒng)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)開發(fā)的三軸數(shù)控銑削仿真系統(tǒng)， 天津大學(xué)的回轉(zhuǎn)類零件的CAD/CAM集成系統(tǒng)等。 對數(shù)控車削加工仿真的研究還不多見，且多為二維圖形顯示，具有較大的局限性。2.3 機(jī)械加工過程仿真的現(xiàn)狀與

9、存在問題目前進(jìn)行的機(jī)械加工過程仿真， 主要有兩種情況：一種是從研究金屬切削的角度出發(fā)，仿真某具體切削過程內(nèi)部各因素的變化過程，研究其切削機(jī)理，供生產(chǎn)實(shí)際與研究應(yīng)用；另一種則是將加工過程仿真作為系統(tǒng)的一部分，重點(diǎn)在于構(gòu)造完整的虛擬制造系統(tǒng)。這兩機(jī)制 0843 班雷香偉200806111217種方式的仿真方法是相同的， 即首先對機(jī)加工藝系統(tǒng)建立連續(xù)變化模型， 然后用數(shù)學(xué)離散方法將連續(xù)模型離散為離散點(diǎn)，通過分析這些離散點(diǎn)的物理因素變化情況來仿真加工過程。由于機(jī)加過程仿真還處于起步階段，目前尚存在以下問題:(1) 仿真的加工形式少，研究范圍窄在眾多的切削加工種類與形式中，目前的仿真主要集中于銑、磨兩種

10、。即使在這兩種加工方法上，仿真也局限在很窄的范圍內(nèi)。如銑削中多是仿真棒銑刀和端銑刀，而這種仿真系統(tǒng)對其他種類的銑刀( 如加工成形表面用銑刀 ) 卻無能為力。其原因是機(jī)械加工種類繁多，存在著車、銑、刨、磨、鏜等多種加工形式；另一方面加工理論復(fù)雜，不同的加工方法、刀具形狀的加工模型有較大差別。同時(shí)，目前的仿真系統(tǒng)大多進(jìn)行幾何仿真，即對刀位軌跡、工件與刀具的干涉校驗(yàn)等，有稱之為NC校驗(yàn) (NC Verification)。但在機(jī)加過程中，幾何校驗(yàn)只是前提條件，更為重要的是切削力、刀具振動及刀具磨損等在切削過程中起決定因素的各物理量。(2) 物理仿真過程都是考慮理想切削狀態(tài)，與實(shí)際切削過程有較大差距在

11、目前的仿真系統(tǒng)中預(yù)先設(shè)定了大量假設(shè)因素， 如設(shè)定工藝系統(tǒng)剛性滿足要求， 無振動；加工材料結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，無硬點(diǎn)等缺陷；刀具無磨損；切削要素不發(fā)生變化等。這種假定的理想狀態(tài)不能將切削過程中的隨機(jī)干擾如工件硬點(diǎn)造成的材質(zhì)變化、振動造成的切深變化等因素考慮進(jìn)去，使仿真系統(tǒng)不能真實(shí)地反映實(shí)際切削過程。(3) 仿真手段限制仿真系統(tǒng)的發(fā)展計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與仿真技術(shù)緊密相連，過去由于計(jì)算機(jī)軟硬件的限制，仿真時(shí)間很長。編碼工作量大，程序可讀性、維護(hù)性差，這些都為仿真工作帶來困難。目前應(yīng)用C語言及面向?qū)ο蟮姆椒ㄩ_發(fā)仿真系統(tǒng)已成為發(fā)展潮流。以上問題已引起研究人員的重視，今后的機(jī)加工仿真系統(tǒng)將朝著快速運(yùn)行、面向多種加工形

12、式、更加符合實(shí)際狀況的方向發(fā)展。2.4 數(shù)控仿真技術(shù)的的應(yīng)用及展望虛擬數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用將給制造業(yè)帶來革命性的飛躍。由于虛擬數(shù)控機(jī)床是數(shù)字模型，所以容易實(shí)現(xiàn)對數(shù)字模型進(jìn)行顯示、分析、傳遞和迭代更新， 為設(shè)計(jì)提供并行作業(yè)的可能，用經(jīng)濟(jì)快捷的方式提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)品質(zhì)，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。采用虛擬數(shù)控機(jī)床技術(shù)，可以為產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的可制造性分析提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)，能夠迅速完成在機(jī)床上不方便操作的各機(jī)制 0843 班雷香偉200806111217項(xiàng)任務(wù)，如完成數(shù)控程序的調(diào)試、測量產(chǎn)品加工誤差、評定加工效率和檢驗(yàn)干涉碰撞情況等。還可以利用虛擬機(jī)床優(yōu)化切削參數(shù)，優(yōu)化刀具路徑，提高機(jī)床設(shè)備的生產(chǎn)效率。利用機(jī)床加工的全過程與

13、用戶的交互功能，可以為企業(yè)、學(xué)校的數(shù)控人才培訓(xùn)提供快速、安全且不消耗資源的有效手段， 并幫助機(jī)床制造商向遠(yuǎn)程客戶逼真地演示其產(chǎn)品。 為制造業(yè)提供最佳的發(fā)展以及為加工過程的優(yōu)化提供決策依據(jù)。 虛擬數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)功能為真正實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程合作提供保證。虛擬數(shù)控技術(shù)是由許多先進(jìn)學(xué)科、 先進(jìn)知識形成的綜合技術(shù)系統(tǒng)， 是一個(gè)極具潛力的前沿研究領(lǐng)域。 由于多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及仿真技術(shù)的迅速發(fā)展， 虛擬數(shù)控技術(shù)將獲得更快的發(fā)展。虛擬機(jī)床是虛擬加工技術(shù)的核心，網(wǎng)絡(luò)化、智能化、集成化是虛擬制造技術(shù)的發(fā)展方向。虛擬機(jī)床軟件的發(fā)展目標(biāo)應(yīng)該是根據(jù)國內(nèi)的現(xiàn)實(shí)情況和國外軟件的發(fā)展趨勢，針對具體的機(jī)床開發(fā)面向工程的實(shí)用化小型軟

14、件。 把某一類型的虛擬機(jī)床作為該類型數(shù)控機(jī)床的附件，提高數(shù)控機(jī)床的市場競爭力、增加機(jī)床產(chǎn)品的附加值。虛擬數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用，將為制造技術(shù)帶來勃勃生機(jī)， 并將虛擬數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)推向一個(gè)更加嶄新的階段。3 結(jié)束語計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)不僅在傳統(tǒng)的工程技術(shù)領(lǐng)域（航空、航天、化工等方面）繼續(xù)發(fā)展，而且擴(kuò)大到社會經(jīng)濟(jì)、生物等許多非工程領(lǐng)域，此外，并行處理、人工智能、知識庫和專家系統(tǒng)等技術(shù)的發(fā)展正影響著仿真計(jì)算機(jī)的發(fā)展。4 參考文獻(xiàn)1 明建全 . 科學(xué)使用數(shù)控仿真 , 提高數(shù)控教學(xué)水平 . 西北職教 3 期2John Vesterayer,Simulation Used in CIMS Development.A

15、 Publication of the Society for ComputerSimulation,1989,951063 孟曉風(fēng)、王行仁，建模與仿真的智能化、集成化發(fā)展綜述，系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，1996，（ 4）： 154 蔣春風(fēng)、陳立平、張力波，數(shù)控加工仿真顯示技術(shù)的研究，華中理工大學(xué)學(xué)報(bào)，1999,27 （ 6）： 5456物業(yè)安保培訓(xùn)方案為規(guī)范保安工作，使保安工作系統(tǒng)化/ 規(guī)范化 ,最終使保安具備滿足工作需要的知識和技能，特制定本教學(xué)教材大綱。一、課程設(shè)置及內(nèi)容全部課程分為專業(yè)理論知識和技能訓(xùn)練兩大科目。機(jī)制 0843 班雷香偉200806111217其中專業(yè)理論知識內(nèi)容包括：保安理論知識

16、、消防業(yè)務(wù)知識、職業(yè)道德、法律常識、保安禮儀、救護(hù)知識。作技能訓(xùn)練內(nèi)容包括：崗位操作指引、勤務(wù)技能、消防技能、軍事技能。二培訓(xùn)的及要求培訓(xùn)目的1 ）保安人員培訓(xùn)應(yīng)以保安理論知識、消防知識、法律常識教學(xué)為主，在教學(xué)過程中，應(yīng)要求學(xué)員全面熟知保安理論知識及消防專業(yè)知識，在工作中的操作與運(yùn)用，并基本掌握現(xiàn)場保護(hù)及處理知識2 ）職業(yè)道德課程的教學(xué)應(yīng)根據(jù)不同的崗位元而予以不同的內(nèi)容，使保安在各自不同的工作崗位上都能養(yǎng)成具有本職業(yè)特點(diǎn)的良好職業(yè)道德和行為規(guī)范）法律常識教學(xué)是理論課的主要內(nèi)容之一，要求所有保安都應(yīng)熟知國家有關(guān)法律、法規(guī)，成為懂法、知法、守法的公民，運(yùn)用法律這一有力武器與違法犯罪分子作斗爭。工作入口門衛(wèi)守護(hù)，定點(diǎn)守衛(wèi)及區(qū)域巡邏為主要內(nèi)容，在日常管理和發(fā)生突發(fā)事件時(shí)能夠運(yùn)用所學(xué)的技能保護(hù)公司財(cái)產(chǎn)以及自身安全。2 、培訓(xùn)要求1 ）保安理論培訓(xùn)通過培訓(xùn)使保安熟知