虚拟数控加工工艺系统的关键技术
虚拟制造技术的应用
虚拟制造技术
6. 计算机辅助工艺设计 CAPP系统能够完成工艺过程设计、工艺文件管理、信息集成等工艺设计,是一个将产品 数据转化成面向制造的指令性数据的重要环节,起到承上(产品设计)启下(加工制造与管理)、连 接CAD与CAM 的作用。CAPP系统的设计方法很多,典型的有基于专家系统的工具型CAPP系 统、基于产品数据管理(Product Data Management,PDM)的集成化CAPP系统及基于AI的智能 化CAPP系统等。这些CAPP系统已经在航天、汽车、电子等行业得到广泛应用。但由于 CAPP针对的是典型的跨学科的复杂问题,而工艺设计是一门经验性与技巧性很强的学科,因此 CAPP很难实用化和通用化。
1. 虚拟建模 虚拟建模是虚拟制造系统的核心,主要内容是根据产品的设计尺寸,建立三维几何模型, 它是虚拟制造的基础工作,并为其他设计、分析提供产品的数据源。虚拟建模可以通过 CAD软件实现,常用的CAD 软件包括UG、SolidEdge动力学分析 运动学分析的目的是通过考察各零部件的相对运动状态,检验机构是否发生干涉并考察 和评价系统的速度和加速度特征。动力学分析的目的是考察发射装置在发射导弹过程中,机构 的运动参数和受力情况等能否满足设计要求。 将运动部件在CAD系统中进行简化后导入动力学分析(MMS)软件中,根据零件材料对实 体模型赋予密度、惯性力矩等参数,并根据发射装置的机构运动原理对模型施加约束、载荷、 接触等作用。最后通过对虚拟样机的仿真得出导弹的分离参数、发射装置主要承力件的受力 值、发射装置机构运动时序等重要参数,可以用来生成柔性体有限元分析的外部载荷。常用的 MMS 软件有MSC.ADAMS、DADS、SIMPACK 等。
先进制造技术
虚拟制造技术
1.1 虚拟制造技术的应用情况
AR技术在高职数控机床及应用技术课程中的应用与实践
AR技术在高职数控机床及应用技术课程中的应用与实践发布时间：2021-08-04T13:52:49.147Z 来源：《教育学文摘》2021年第36卷四月10期作者：林安璐[导读] 近年来，各国对职业发展投入越来越多的资金，并扩大了培训。
林安璐瑞安市塘下职业中等专业学校浙江省瑞安市 325200摘要：近年来，各国对职业发展投入越来越多的资金，并扩大了培训。
但在学习过程中学习模式相对较晚，存在漏洞问题，难以最大限度地提高学生的生产力。
VR技术旨在克服传统课堂的局限性，最大限度地降低安全风险。
VR技术主要是一种模拟真实系统的虚拟系统，为学生提供了一种现实的学习情景，结合理论和实践来激发学生的内在学习动机。
这是迈向教育未来的重要一步。
关键词：安全环保；数控加工实训；VR 虚拟现实技术引言近年来，各国越来越重视职业发展，加大职业发展投资，增加职业培训的数量。
但是，如今在购买课程方面仍然存在许多问题，这些问题导致培训成本过高，造成更大的安全问题，教师演示效果不佳。
VR技术旨在解决专业发展过程中的许多问题，其中VR技术主要使用虚拟系统模拟真实系统，提高易用性。
虚拟仿真培训是一种教学方法，结合理论与实践，激发学生的学习主动性。
这也是教育智能化发展的重要趋势。
1数控机床及应用技术课程特点数控机床及应用技术是全日制高职数控和机电专业的一门必修课，也是实践性要求很高的课程，其中理论课时30，实践课时48。
该课程对于培养学生理解数控机床的机械结构、电气结构、学习数控机床的操作与编程、熟悉数控加工工艺具有十分重要的作用。
传统的面授教学中，理论教学与实践教学分开完成，学生在理论教学中学习到的内容无法马上应用到实践中，导致学生的理论水平和实操水平无法达到很好的提升。
2、VR/AR技术在教学中的应用现状虚拟现实技术（英文名称：Virtual Reality，缩写为VR）和增强现实技术（英文名称：Augmented Reality，缩写为AR）的起源可以追溯到上世纪60年代，其中VR技术是指利用计算机模拟出三维空间的虚拟世界，从感官上的模拟将体验者带入一个十分逼真的虚拟现实环境，在VR技术的影响下，可以使得学生在学习中开阔自己的眼界，推进“沉浸式”教育的建设；AR技术则是一种将虚拟信息与现实世界相结合的技术，以动态的方式实现三维事物的呈现，其广泛用于智能交互、多媒体以及三维建模等领域，将计算机中生成的虚拟信息应用于真实世界中，从而达到对现实世界增强的效果。
复杂数控加工零件加工工艺和程序设计
复杂数控加工零件加工工艺和程序设计随着科技的飞速发展，数控加工技术已经成为现代制造业中不可或缺的一部分。
其中，复杂数控加工零件的加工工艺和程序设计更是制造业的核心技术之一。
本文将探讨复杂数控加工零件的加工工艺和程序设计。
一、加工工艺1、前期准备在开始加工之前，需要准备好相关的图纸、材料和机床。
根据零件的特点和要求，选择合适的材料和机床，并确保机床的精度和性能满足加工需求。
2、装夹定位装夹定位是数控加工过程中的重要环节。
为了保证加工精度和稳定性，需要选择合适的装夹方式和定位基准。
同时，需要考虑到装夹操作的简便性和效率。
3、切削路径规划切削路径规划是数控加工过程中的关键环节之一。
它决定了刀具的运动轨迹和切削速度。
合理的切削路径可以有效地提高加工效率、减小刀具磨损和避免过切。
4、切削参数选择切削参数的选择直接影响到加工效率和零件质量。
需要根据材料的性质、刀具的类型和切削条件等因素，选择合适的切削参数，如切削深度、进给速度和切削速度等。
二、程序设计1、选择编程语言数控程序通常由G代码和M代码组成。
G代码控制机床的移动，M代码控制机床的功能。
根据需要，选择合适的编程语言，如CAM软件或者手工编程。
2、坐标系设定在编程过程中，需要设定工件坐标系和机床坐标系。
通过坐标系的设定，可以确定工件的位置和机床的运动轨迹。
3、切削参数设定在编程过程中，需要根据切削路径和材料性质等因素，设定合理的切削参数，如切削深度、进给速度和切削速度等。
4、程序调试与优化完成程序编写后，需要进行程序调试和优化。
通过模拟加工过程，检查程序是否存在错误或者冲突。
如果存在错误或者冲突，需要进行修正和优化。
同时，也可以通过优化程序来提高加工效率或者减小刀具磨损。
三、总结复杂数控加工零件的加工工艺和程序设计是现代制造业的核心技术之一。
为了确保零件的加工质量和效率，需要深入了解数控加工技术和编程原理。
需要不断探索和创新，提高加工工艺和程序设计水平，以满足不断变化的市场需求。
基于网络的数控加工仿真技术
何尺寸 的偏差及设备 和质 量事 故 ， 导致往往 不敢使用数 控机 床 。应用 网络技术 ， 以跨 空间 、 可 跨地 域地利 用外来 资源 解
决企业 内部这一难 题 。而 走刀 轨迹 的网络 化验证作 为其 中 的一部分 ， 向企业提供 了检测 数控 编程 正确性 的新模 式 ， 实
少从产品设计到制造的时间 ， 降低 生产成本 。切 削过程 的力
学仿真属于物理仿真范畴 ， 它通过仿 真切削过程 的动态力学 特性 来预测 刀具破损 、 刀具振动 、 控制切削参 数 ， 而达到优 从
化 切 削 过 程 的 目的 。
解 释模块 、 插补 模块 、 真加工模 块 。通 讯管 理模块 是 主要 仿
现有 的一批数控机床 ， 提高其使用率 。制造 企业尤其是 中小 型企业 ， 过使用 数控加 工仿 真 系统 ， 通 可以对数 控程 序进行 检查 ， 减少因试 切所 耗费的时间 ， 提高企业生产率 。
数控加工过程仿 真通 过 对机 床一 工件一刀 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
现数控加工运动轨迹 仿真 ， 决 “ 敢 用” 问题 ， 活企业 解 不 的 激
控机床加 工过 程的基础 上结合 网络 技术 以最 大限度地 发挥
数控机床快速 、 便捷的能力 ， 减少 因交互所耗 费的时 间 ， 提高 企业生产率 。基 于网络 的数 控加工仿 真 系统 ， 一方 面可 以解 决上述 问题 ， 另一方 面实现远 程代 码 的维护 、 开发 和仿 真也 为远程设计加工提供 了手段 ， 并且为过 程控制 的远程化奠定 基础 。在 网络化制造模式下 ， 需要加工设备 具有 和网络进行 交互 的功能 ， 以实 现远程 的监 视和控 制 。在这 种背 景下 ， 本 文提 出了以客户／ 务器模 式 （ 图 １ 为 基础 ， 服 见 ） 以数 控车 床 仿真加工为对象 的远程仿真监控 系统模式 ， 来模拟 实际数控 机床加工的远程监 控过 程 。建立 了远 程仿 真监 控系 统的体 系结构模型 ， 计了客户 端 和服务 器 的功能 模块 和界 面， 设 并 取得 了很好的远程仿真监控效果 。 工作时 ， 客户 端直接 向服 务器 发 出仿 真命 令 ， 务器 根 服 据应 用层协议对命令解释后执行相应 的动作 ， 从而实现点 到 点的直接控制 ， 很好地 满足了监 控仿 真的实日 ． 寸生要求。 １ 在服务器端有 四个 主要 的模块 ： 通讯管理 模块 、 Ｃ代 码补 把 进 运算 ；
数控技术的概念
数控技术的概念及关键概念1. 概念定义数控技术（Numerical Control，简称NC）是一种基于数字化技术和计算机控制的自动化加工技术，通过预先编程的方式，将加工工艺参数转换为机床运动轨迹和操作指令，实现对工件进行精确、高效的加工。
2. 关键概念2.1 数控系统数控系统是数控技术的核心。
它由硬件和软件两部分组成。
硬件包括数控设备、伺服驱动系统、传感器等；软件包括编程系统、操作界面、运动控制算法等。
数控系统负责接收用户输入的加工要求和参数，并将其转化为机床运动轨迹和指令发送给执行部件。
2.2 数控编程数控编程是将加工要求和参数转化为机床能够识别和执行的指令序列的过程。
传统的数控编程使用G代码（国际通用标准）或M代码（机床厂商定义）进行描述。
随着计算机技术的发展，现代数控编程已经实现了CAD/CAM集成，可以通过图形界面进行可视化编程。
2.3 数控加工数控加工是指利用数控技术对工件进行切削、成形等加工操作的过程。
相比传统的手工操作或传统机械加工，数控加工具有高精度、高效率、重复性好等优点。
常见的数控加工包括铣削、钻孔、车削、镗削等。
2.4 数控机床数控机床是实现数控加工的关键设备。
它由运动系统和执行系统组成。
运动系统包括主轴、进给轴等，负责实现机床的运动；执行系统包括伺服驱动器、电机等，负责将指令转化为实际的运动。
2.5 自动化与智能化数控技术作为一种自动化加工技术，可以大大减少人力投入，提高生产效率和产品质量。
随着人工智能技术的发展，数控技术也逐渐向智能化方向发展，如自适应切削、自学习优化算法等。
3. 重要性及应用3.1 提高生产效率相比传统机械加工，数控技术具有高效率的优点。
数控机床可以实现多轴协同运动、高速切削等功能，大大提高了加工效率，缩短了加工周期。
3.2 提高产品质量数控技术能够实现高精度的加工，保证产品的尺寸精度和表面质量。
通过数控编程和仿真，可以在加工前模拟和优化加工过程，减少误差，并提前发现潜在问题。
智能制造关键技术(虚拟现实与人工智能技术)
（3）工艺模型。将工艺参数与影响制造功能的产品设计属性联系起来，以 反应生产模型与产品模型之间的交互作用。工艺模型必须具备以下功能：计算 机工艺仿真、制造数据表、制造规划、统计模型以及物理和数学模型。
三维软件绘制的产品模型
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虚拟现实技术制作的模型
2．仿真技术 仿真就是应用计算机对复杂的现实系统经过抽象和简化形成系统模型，然后在分 析的基础上运行此模型，从而得到系统一系列的统计性能。由于仿真是以系统模型为 对象的研究方法，不会干扰实际生产系统，同时利用计算机的快速运算能力，仿真可 以用很短时间模拟实际生产中需要很长时间的生产周期，因而可以缩短决策时间，避 免资金、人力和时间的浪费，并可重复仿真，优化实施方案。 仿真的基本步骤为：研究系统——收集数据、建立系统模型——确定仿真算法、 建立仿真模型、运行仿真模型——输出结果并分析。
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二、 虚拟现实在智能制造中的应用 （一）虚拟制造定义及关键技术
虚拟制造技术涉及面很广，如环境构成技术、过程特征抽取、元模型、 集成基础结构的体系结构、制造特征数据集成、多学科交叉功能、决策支持 工具、接口技术、虚拟现实技术、建模与仿真技术等。其中后3项是虚拟制 造的核心技术。
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1．建模技术 虚拟制造系统VMS是现实制造系统RMS在虚拟环境下的映射，是RMS的模型 化、形式化和计算机化的抽象描述和表示。VMS的建模包括生产模型、产品模型和 工艺模型。 （1）生产模型。可归纳为静态描述和动态描述两个方面。静态描述是指系统生 产能力和生产特性的描述。动态描述是指在已知系统状态和需求特性的基础上预测 产品生产的全过程。 （2）产品模型。产品模型是制造过程中，各类实体对象模型的集合。目前产品 模型描述的信息有产品结构、产品形状特征等静态信息。虚拟制造下的产品模型不 再是单一的静态特征模型，它能通过映射、抽象等方法提取产品实施中各活动所需 的模型，包括三维动态模型，干涉检查，应力分析等。
关键工艺技术突破有哪些
关键工艺技术突破有哪些关键工艺技术是指在某一行业或领域中具有重要影响力和关键作用的技术。
随着科技的不断推进和应用的广泛发展，各个行业都在不断探索和突破关键工艺技术，以提升生产效率、降低成本、改进产品质量等目标。
本文将就几个重要行业中的关键工艺技术突破进行探讨。
首先，以制造业为例，关键工艺技术突破主要包括先进制造技术、自动化生产技术和数字化制造技术等。
先进制造技术包括3D打印、激光切割、数控加工等，通过引入先进设备和工艺，可以实现高精度制造、复杂形状加工和个性化定制。
自动化生产技术包括机器人技术、物流系统和智能传感器等，能够提高生产线的效率和稳定性，减少人工操作和人为因素对产品质量的影响。
数字化制造技术则侧重于数据的采集、分析和应用，通过大数据和人工智能的应用，实现制造过程的优化和智能化。
其次，能源领域也有关键工艺技术的突破。
传统能源的挖掘和利用具有较高的排放和能源浪费成本，为了降低环境污染和提高能源利用率，各国不断在能源领域推动技术创新。
其中，清洁能源技术是关键领域之一。
太阳能、风能、生物能等清洁能源的开发和利用已取得长足进步，通过新材料、新工艺和新装备的应用，实现了清洁能源的高效转化。
另外，核能技术也是能源领域的重要突破之一。
核聚变技术和核裂变技术的发展，为解决能源短缺问题提供了新的可能性。
再次，医疗领域也有关键工艺技术的突破。
随着人口老龄化和医疗需求的增加，医疗技术也在不断进步和发展。
其中，微创手术技术是一项重要突破。
通过微小切口和精细操纵工具，医生可以在不扩大伤口的情况下进行手术操作，减少患者疼痛和恢复时间。
另外，基因编辑技术也是医疗领域的重要突破之一。
通过CRISPR-Cas9技术，可以对人类基因进行编辑和修复，为遗传疾病的治疗提供了新的途径。
最后，电子通信领域也有关键工艺技术的突破。
移动通信技术一直在不断发展，从2G到5G的迭代，为人们提供了更快的数据传输速度和更稳定的网络连接。
另外，光纤通信技术也是一个重要突破。
VERICUT数控加工仿真技术简介
hustming@
VERICUT简明教程
2.VERICUT仿真环境设置
• 建立机床几何模型和运动模型
在Model→Model Definition中设定各运动轴的基本几何形状、位置和运动结构，对 于旋转轴可以在其中的Position → Rotate命令下设定旋转中心
hustming@
2.VERICUT仿真环境设置
• 配置机床控制文件
根据机床型号和CNC系统工作 特性，设置仿真中NC代码识别 文件。
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VERICUT简明教程
2.VERICUT仿真环境设置
• 配置机床控制文件
根据机床型号和CNC系统工作 特性，设置仿真中NC代码识别 文件。
定 义 代 码 的 功 能
hustming@
数控加工仿真验证
VERICUT数控加工仿真技术简介
——hustming@
2006.3.22
hustming@
VERICERICUT软件由NC程序验证模块、机床运动仿真模块、优化路 径模块、多轴模块、高级机床特征模块、实体比较模块和CAD/CAM接 口等模块组成，可仿真数控车床、铣床、加工中心、线切割机床和多 轴机床等多种加工设备的数控加工过程。能进行NC程序优化、缩短加 工时间，可检查过切、欠切，防止机床碰撞、超行程等错误。具有真 实的三维实体显示效果，切削模型可测量尺寸，并能保存模型供检验 、后续工序切削加工。 VERICUT软件已广泛应用于航空、模具制造等行业，其最大特点 是可仿真各种CNC系统，既能仿真刀位文件，又能仿真CAD/CAM后置 处理的NC程序。 当前最新版本为5.4，不过据说6.0会在06年3月面世。
行程在Travel Limits中设定 检查几何体在Collision Detect中设定
虚拟制造系统中刀具磨损预测技术分析
在 国内， 桂林工业学院张烈平等人通过对 Ｂ Ｐ 神经网络的分析 和研究 ， 对传统 Ｂ 针 Ｐ算法 的不 足， 采用 Ｌｖｎｅ —Ｍ ｒｕｒ （ Ｍ） ｅｅｂｒ ｇ ａ ａ ｔＬ 优化算法提 ｑ ｄ 出一个基于 Ｂ Ｐ神经网络预测建模系统。通过该
测元件与神经 网络结合对 刀具寿命进行 预测 的
人 。
１ 虚拟制造 系统 中刀具磨 损技术 的
发 展
目前国内外对于刀具磨损状态的预测技术发 展较慢 ， 取得一定进展 ， 但是十分有限。 在虚拟数控加工发展初期 ， 物理仿真过程都 是考虑理想切削状态 ， 它在仿真过程中预先设定
模型。
之间的关 系。再 以传热学为基础 ， 利用有限差分
计算出切削温度 、 应力等有关参数带人模型中， 即 可实现刀具后刀面磨损量的纠 算机模拟预测。用 ‘ 这种方法预测还可 以改变切削用量 、 刀具与工件 材料的物性值 、 刀具几何角度等多种条件进行刀 具后刀面磨损的计算 ， 进而实现切削状态 的最佳 预测。 ２ ４ 刀具磨 损 的偏最 小二 乘 回归分 析 法 ． 这种计算刀具磨损的方法是以回归分析理论 为基础的。由于切 削刀具磨损 产生的机 理较 复 杂， 影响因素较多 ， 因此建立一个准确使用的回归
这一特性公 式揭示了切削加工过程中刀具磨
损量与磨损区域中应力 、 温度 、 切削速度和磨损率
２ １ 刀具体积磨损的计算 ． 对于刀具体积磨损的计算通常采用由拉宾诺 维奇（ ａｉ ｗｃ） Ｒ ｂ ｏ ｉ 提出的磨粒 磨损简化计算模型 ｎ ｚ 和由阿恰德 （ ｒ ａ ） Ａｅ ｒ 提出的粘结磨损简化计算 ｈｄ
同时磨损 ， 尺寸磨损主要表现为沿工件径 向的刀
数控加工技术专业学习中的重点知识整理
数控加工技术专业学习中的重点知识整理随着现代制造业的快速发展，数控加工技术在工业生产中扮演着越来越重要的角色。
作为一门专业，数控加工技术涉及的知识点繁多，掌握其中的重点知识对于学习和实践都至关重要。
本文将对数控加工技术专业学习中的重点知识进行整理。
一、数控加工技术的基本概念与发展历程在学习数控加工技术之前，我们首先需要了解数控加工技术的基本概念和发展历程。
数控加工技术是一种利用计算机控制机床进行加工的技术，它通过预先编程的方式，使机床按照特定的路径和速度进行加工操作。
数控加工技术的发展可以追溯到20世纪50年代，随着计算机技术的不断进步，数控加工技术得到了广泛应用，并逐渐发展成为现代制造业的重要组成部分。
二、数控加工技术的基本原理与分类了解数控加工技术的基本原理和分类对于学习和应用该技术至关重要。
数控加工技术的基本原理包括数控系统、机床和刀具等方面。
数控系统是数控加工技术的核心，它由硬件和软件两部分组成，硬件包括计算机、控制器、伺服系统等，软件包括机床控制程序和加工程序等。
机床是数控加工的工具，常见的数控机床有车床、铣床、钻床等。
刀具是数控加工的必备工具，不同的加工任务需要选择不同的刀具。
根据加工方式和加工对象的不同，数控加工技术可以分为车削、铣削、钻削等不同的分类。
车削是利用车床进行加工的一种方式，它可以用来加工旋转对称的零件；铣削是利用铣床进行加工的一种方式，它可以用来进行平面、曲面和螺纹的加工；钻削是利用钻床进行加工的一种方式，它主要用来进行孔加工。
三、数控加工技术的编程方法与程序设计数控加工技术的编程方法和程序设计是学习数控加工技术的重点内容。
数控加工的编程方法主要包括手工编程和自动编程两种方式。
手工编程是通过手工输入指令和参数来实现加工操作，它需要掌握数控指令和加工参数的基本知识。
自动编程是利用计算机软件来生成加工程序，它需要掌握编程软件的使用和加工工艺的分析能力。
数控加工技术的程序设计是实现加工操作的关键，它需要根据零件的几何形状、加工工艺和机床的特点来进行设计。