五轴联动数控加工中心虚拟制造与计算机仿真技术研究

• 作 者: 段大高
• 机 构: 北京信息科技大学
• 出 处: 北京机械工业学院 北京信息科技大学
• 发表日期: 2002年期
• 关键词: 虚拟制造 虚拟建模 五轴加工中心 计算机仿真

五轴联动数控加工中心日益向高速度、高精度和高刚度的方向发展，其机构日趋复杂，对其工作性能的要求越来越高。虚拟制造是面向21世纪的先进制造技术，它的发展应用，为开发研究高性能五轴加工中心提供了技术手段。
本课题主要研究高性能五轴加工中心的虚拟制造与计算机仿真技术。在设计阶段，使用三维虚拟建模技术建立五轴加工中心的虚拟数字模型，并对虚拟数字模型进行运动仿真，对高速铣头进行虚拟动力学仿真分析研究。
虚拟建模和仿真分析是虚拟制造的核心技术，而虚拟建模是整个虚拟制造的基础，所有仿真分析都是基于虚拟模型基础上的。本课题采用参数化特征建模技术完成了五轴加工中心所有零件的虚拟建模，得到了所有零件的虚拟模型。接着使用虚拟装配技术完成五轴加工中心部件和整机的虚拟装配，得到了五轴加工中心的虚拟数字模型，并且进行了模型静态干涉检验和虚拟装配动画设计。
在虚拟数字样机模型的基础上进行了机构运动仿真，并完成了机构碰撞和动态干涉检查，检验了机床的运动功能实现。最后对机床的关键部件自动万能铣头进行了刚体动力学研究和仿真，分析了铣头的机械动力特性和动态性能。
本课题探索虚拟制造系统的体系结构、主要内容和关键技术，应用虚拟制造技术开发高性能五轴联动数控加工中心，为设计出高性能的机床提供了可靠的理论依据，并且缩短了产品的开发周期，降低了开发成本。本文探索了虚拟制造技术在传统机械设计与制造中的具体应用方法，为传统机械制造的创新探索了新的思路与方法。