机械加工虚拟实验技术研究

在当今制造业加速发展的形势下，企业为了和持续改变的市场需要相符合，加工制造的机械产品务必具备较高的技术水平与柔性。只有如此，才可以迅速地反应市场改变的需求、实现缩短开发和生产新产品周期，提升开发新产品的质量，从而降低开发和生产费用，从而实现社会和经济效益的双丰收。当今，随着普遍应用机械加工虚拟实验技术以及应用辅助的虚拟现实技术，仿真技术，信息技术，促进了机械加工技术的进步，能够确保设计的新产品合理化，在机械制造业中日益体现出关键的作用。

1机械加工虚拟实验技术概述

机械加工虚拟实验技术，通过相关的软件构建多体力学和三维实体的机械系统模型，进而对机械新产品的性能进行评价和分析，最终提供设计以及制作物理样机的依据，这是对设计和制造工艺过程的优化［1］。机械加工虚拟实验技术，有着传统方式难以企及的巨大作用与优势。1）CAD软件设计中的三维几何造型技术，通过计算机完成复杂的绘图过程，使设计者在设计机械新产品上具备更多的时间和精力，从而有利于设计者重视优化与正确设计产品的现象。2）通过三维造型技术构建的虚拟化模型，能够更加形象和简单地描述机械系统。3）修改技术（虚拟技术中具备的一种技术）能够迅速地修改设计的机械产品。机械虚拟加工实验技术的应用，可以对机械零件的可加工性进行合理地评估，以及检验NC程序的准确性，可以省去传统的开发产品试切过程［2］。这是由于机械加工虚拟实验技术对设计、开发产品的全程进行了仿真，可以对刀具的磨损、破损等现象进行预测，以及对改变的材料参数、加工参数等影响到的加工表面问题进行把握，这有助于智能化地进行加工。4）可以比较各种方案，进而选用最理想的方案，从而更合理、科学地设计新的产品。

2机械加工中虚拟实验技术的应用

机械加工的过程是改变工件性能、大小、外形的过程，应用虚拟实验技术重点涵盖几何仿真与物理仿真。2．1几何仿真。2．1．1参数方法的优化及其应用为了对人工选用参数的一系列不足之处予以消除，结合机械加工虚拟实验技术仿真机械产品的几何图形，在参数优化的基础上会变得十分省力、省时、省工，这是由于机械加工虚拟实验技术，结合数控加工仿真系统，对真实的制造过程进行仿真，获得最为理想的参数，最终确保优化的参数符合实际加工的参数。虚拟实验仿真技术通过最大切削力的制约、加工时间的完善作为目标建构数学模型，再结合适宜的寻优算法，给部件的大小、外形等加工环节选用适宜的最为理想的参数。在实际加工机械产品的时候，结合机械加工虚拟实验技术需要根据下面几点操，作切削加工参数的优化问题。1）通过机械加工虚拟实验技术建构多目标的数控加工、切削优化模型。2）通过加工仿真技术方式得到切削的宽度以及深度，且通过它对区间予以划分。3）组合全部区间的刀具为一个加工组合段，且建构优化的数学模型。4）通过遗传算法优化所有加工组的参数。5）通过NC（自动修改程序）对优化参数的结论进行检验。2．1．2应用于切削加工的外形和大小上立足于虚拟实验技术建构的数学模式，可以对机械工艺系统的切削力变形、运动误差等进行识别和检验。并且，能够真正地在线预测虚拟数控切削加工的精确性，这确保了加工的机械外形、大小等参数的准确性。鉴于此，结合虚拟实验技术建构的仿真系统，最大程度地防止了加工中存在的大小、外形上的误差，实现了传统加工环节中设备检测的简化，从而使加工机械的安全系数、经济效益得到提升［3］。2．2物理仿真。为了确保机械产品的性能达标，一般可以应热处理产品原料。通过物理模拟或者是数值模拟手段，仿真材料成形的整个过程，预测各种环境下形成材料的质量、特性、组织等，从而优化设计热成形的性能和质量。加工机械中有效地分析和预测物理因素十分关键，机械加工的工艺过程涵盖夹具、工件、机床、工具等，在对其进行应用的时候，常常会因为受到重力、切削力、夹紧力的制约，导致出现工艺系统变形情况。如果出现变形，那么会改变固有的静态几何关系，从而对零部件的精确性形成不利影响。想要尽最大程度地控制如此的误差现象，应尽量地减小工艺系统的变形情况［4］。目前形势下，应用有限元技术的切削仿真模拟具备十分大的应用价值与发展前景，其可以在人们跟前呈现切削加工机械的整个虚拟化过程，从而能够预测与优化切削的工艺效果，这使开发时期的实验次数减少，大大地降低了设计开发投入费用。

3结束语

总而言之，为了实现机械加工产品方式不足之处的完善，确保设计产品的可加工性、科学性、合理性，以及提高生产效率与实现开发产品生命周期的需要，可以应用机械加工虚拟实验技术来设计与开发机械产品，确保选用工艺参数的合理化、开发与设计产品技术能力的提升，这在将来是机械加工的一种发展方向和趋势。并且，在机械加工中更加普遍地应用机械加工虚拟实验技术的影响下，数控机械加工技术必然会获得深入地发展。

参考文献：

［1］陈涛，张兵兵．齿轮范成加工教具［J］．中国现代教育装备，2014（15）：20－22．

［2］张洋．焊接式齿轮箱体的生产加工工艺及其质量控制策略［J］．科技与企业，2016（10）：235－236．

［3］周长会．齿轮常见失效原因及其维修方法分析［J］．科技创新与应用，2016（21）：128．

［4］肖敏．虚拟实验技术在机械加工中的应用研究［J］．企业技术开发，2014，33（18）：75＋79．

作者:王筱冬 单位:榆林学院能源工程学院