本仿真器运行环境要求较低，一般普通微机就能满足使 用要求。全中文操作、人机界面直观友好、即学即用、全程 帮助一学就会，尤其适合一般学校的精工教学，使受训者快 速掌握CK0630精工车床的编程加工技术，做到集应用、教 学、培训于一体，体现其应有的社会和经济效益。 本仿真器主要面向手工编程培训教学，可接受 CAD/CAM系统（如CAXA,MASTERCAM,PRO/E等）生成的经 过后置处理的精工程序。以CAD/CAM软件为平台，通过一 群计算机与少数加工机床联网，组成CAD/CAM机床网络实 验室，实现先进制造技术一体化教育。
5 个基本功能和合适的错误信息管理,就能构建一个良好的针对特定精工系统的专用 NC 代码翻译器, 我国已有几家院校如华中理工大学、 上海交通大学、 哈尔滨工业大学等实现了某些精工系统的 NC代码翻译器, 应用情况良好。但是由于目前精工系统种类很多, 各种精工代码之间差别很大, 因此专用的翻译器适用面太窄。要解决这一问题, 可以考虑基于模版的翻译方法, 即由于各精工系统所完成的各个功能基本相同, 可以按功能实现翻译器, 并对各功能建立对应的函数库, 里面存放不同精工系统中该功能的实现函数,这样实现的翻译器就可以动态地适用于多个精工系统, 是一种通用 NC代码翻译器。
计算机三维实体碰撞检测一直是计算机图形学领域的一个研究热点, 从 20 世纪 70 年代以来, 有许多专家学者对三维运动体碰撞检测方法作了大量的研究工作: 1988 年 Canny[6]提出了基于 B- Rep 多面体的动态体与静态间的碰撞检测方法; 1989 年 Nobrio等[7]用八叉树实体表示检测动态与静态体间的碰撞问题; 2004 年,Ding等人[8]研究了基于八叉树的碰撞检测算法并将其应用于 5 轴加工的干涉检测, Kim等[9]用球面矢量 Voronoi图来解决高速运动中的碰撞检测问题; 2005 年, Ilushin等[10]针对多轴加工过程提出了一种采用射线跟踪(Ray-tracing)来检测实体干涉碰撞的方法。 总结这些研究不难发现, 运动碰撞检测的算法可以分为 3 大类。
目前国际上已有不少较为成熟的商用虚拟加工软件, 例如 VERICUT, MasterCAM, Deneb VNC等。 这些软件或为专门的虚拟加工软件, 或带有加工仿真模块, 在技术上比较成熟, 已有较多的应用客户。
2 三轴精工铣削加工仿真系统的主要功能模块2 . 1 数据预处理此模块主要用来实现 NC文件的数据读入。 精工加工刀轨仿真的关键就是从 NC文件中读取三轴联动加工信息。这些加工信息主要包括 G功能代码和尺寸字。本文根据三轴联动的实际特性 ,只对以下三组常用代码作相应的处理: G00～G O2; G17～G19; G90, G91。系统在读入 NC文件之后 ,需将NC文件数据转化为仿真所需的坐标点 ,并存储到链表中[ 1 ]。链表结构如下:
基于上述思想 ,开发出三轴精工铣削加工过程的几何仿真系统。下面以采用消失模铸造工艺生产的 4060型消防栓为例 ,说明该仿真系统的运行过程。 首先利用三维造型软件使用 ,在兼备两种算法优点的同时 ,也受到一些算法缺陷的影响。具体来说 ,因为加入了模拟退火的过程 ,在算法的执行时间上 ,遗传退火算法的执行时间介于遗传算法和模拟退火算法之间。但是在所得到的近似最优解方面 ,遗传退火算法没有受到遗传算法中局部收敛和“ 早熟 ” 问题的影响 ,在三种算法中 ,该算法得到的解是最优的。如何对算法进行进一步的改进 ,尽可能发挥两种算法各自的优势 ,将负面影响降低到最小 ,是下一步工作的主要方向。
在精工加工之前验证加工代码的正确性 ,是精工加工过程中一个非常重要的环节。传统方法既费时又增加成本 ,而通过计算机软件可在虚拟环境下进行零件的加工模拟 ,则具有传统方法无可比拟的优势。因此 ,开发精工加工仿真系统是很有意义和实用价值的。本文所开发的仿真系统主要包括精工加工的刀轨仿真和干涉检测两方面。刀轨仿真可以直观、 快速地反映精工机床加工过程 ,而干涉检测可以防止刀具与工件之间发生干涉 ,这样可以在正式加工前发现加工代码中存在的错误并予以纠正 ,从而使在不需要真实加工环境下评价精工加工过程成为可能。
由于计算机性能的不断改善以及计算机图形学技术的迅猛发展, 计算机仿真技术在制造系统中得到了广泛的应用。如果采用计算机上的仿真加工来替代或减少实际的试切工作, 就可以大大缩短产品的生产周期, 降低其制造成本, 增加整个产品的市场竞争力。在这样的背景之下, 虚拟加工应运而生。
加工中心在机械加工领域越来越重要，加工中心机床上所用的夹具的作用 也随之扩大。加工中心夹具的快速发展使得这类夹具的分类细化，由于此类机床要求的精 度较高，所以要求机床的各个部件也需要在结构和功能上到达一定的精度，传统夹具工装 设计在当今时代不能满足要求，数字化技术的实施，使得加工中心机床及夹具都迈向了一 个新的台阶，替代传统的工装设计已是历史的必然。数字化装配及仿真具体能解决加工中 心夹具的以下问题：