建筑与工程 Ｉ■ Ｃｈｉｎａ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｖｉｅｗ 数控加工仿真系统在设计制造业中的应用 马颖彬 （湖南大学先进设计技术重点实验室湖南长沙４３００１２） ［摘 要］在数控加工技术在设计制造业得到大规模应用的今天，数控加工仿真系统一一作为数控加工技术的必要保障，也得到了越来越多的重视。数控 加工仿真系统在制造行业的应用范围广泛，小到一个螺钉的制造，大到飞机、导弹的研制都离不开数控加工仿真系统的作用。本文将从分析数控加工仿真系统 的概念及特点出发，对其在设计制造行业中的应用进行探讨。 ［关键词］数控加工仿真系统 制造行业 应用 中图分类号：Ｔ］７６５．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１０）２２－０１２４—０１ １有关数控加工仿真系统的概念 １．１数控加工仿真系统的概念 数控加工仿真系统（ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｉｍｕｌａ— ｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）是指在数控加工生产某零件之前，利用计算机技术对欲进行的 加工过程进行模拟，并且以数字、图像或者其他可视化形式表现出加工成果， 以检验数控加工方案可行性和精确性的系统。它是数控生产过程中的一个重 要组成环节。在现代数控加工生产过程中，需要按照预备加工的产品的外 形、质地和尺寸等诸多参数先行为数控机床等数控加工机械编写运行程序， 然后将其输入数控加工设备，数控加工设备才能按照设定好的运行程序对产品 进行加工。但编好的运行程序是否能够使数控加工机械按照操作者的设想完 成加工任务则是一个未知数。如果未经试验就使用这种不可靠的程序，很有 可能出现加工产品瑕疵甚至毁坏数控加工设备的生产事故如利用数控机械加 工钛合金时，钛合金本身的硬度和加工难度使得数控加工中心必须严格按照设 计无误的加工过程来加工，一旦不慎，不但加工任务难以完成而且价值不菲的 加工中心本身也会受到损坏，这对于企业来说是难以承受的巨大损失。这就 使得我们有必要将预加工产品的程序数据输入数控加工仿真系统对之进行检 验，看它到底可不可用。数控加工仿真系统就是在这种状况下被发明并改进 的。 １．２数控加工仿真系统应用到设计制造业的意义 数控加工仿真系统不能直接生产出产品、加工零件，但它可以对数控机 械借以生产产品、加工零件的程序、数据进行验证，去伪存真，保证数控机 械加工得到的产品的质量。在数控加工仿真系统出现之前的数控加工生产过 程中，数控加工程序在编写完成之后必须依赖人工对之加以验证或者利用木 质、蜡质标本进行预先的加工试验以检验加工程序的精确性。靠人工验证 的话往往需要经验极其丰富的工程师或者技术人员，而这无疑会加大企业的人 力资源成本，而且验证速度较慢，所需时间较长：利用木质蜡质等进行加工试验 的又无法完全模拟实际加工过程。而数控加工系统的出现解决了这一两难境 地：它应用到制造行业后，生产中操作人员将编制完成的产品数据、运行程序 输入系统，视任务复杂程度的不同，系统就会在较短时间内将模拟加工的结果 以可视化的立体图像或者数据形式呈献给操作者，而且可以完整模拟实际加工 过程，保证模拟结果与实际加工所得结果一致。 例如，在加工汽车发动机的缸体部件时，可以将设计好的尺寸参数输入数 控加工仿真软件，软件将会在很短时间内将模拟加工出的缸体部件的三维立体 图形计算出来，而我们可以利用自动比对系统将预想的效果图与模拟加工出的 效果进行自动对比。很快的，设计参数的正误将被识别出来并对误差参数进 用户登最 Ｉ ● 安全萼盘征 Ｉ ． ● 上 虚拟加工环境仿真模受读取 Ｉ数控程序的读取｝．一 Ｉ Ｉ Ｊｒ ｌ Ｊｒ Ｉ仿真加ｚ王ｆ Ｉｌ：境生成 ｌ数控程序 解析 Ｈ数控程序编辑 ｌ ｌ删Ｊ。 ＾Ｈ桎 图ｌ一１ １２４ ｌ科技博览 行修正。无疑，数控加工仿真系统在制造行业的应用可以节约生产成本，进而 极大地提高生产效率。 ２数控加工仿真系统在设计翩造业中的应用 ２．１数控加工仿真系统的工作流程 数控加工仿真系统的工作流程（如图卜１）所示，第一步，技术人员首先要 在操作页面进行用户登录，当用户信息得到确认后进行虚拟加工环境仿真模型 的读取，同时读取数控加工仿真系统的数控程序：第二步，在对仿真模型读取以 后系统就自动生成仿真的加工环境，另一方面，仿真系统对数控程序进行解析； 第三步，生成加工仿真的全过程，最后得到仿真结果。 ２．２数控加工仿真系统在设计制造业中的具体应用 数控加工仿真系统在制造业中可应用于产品外观设计，比如汽车制造业， 对汽车的外观设计、汽车内部构造的设计等，将数控加工仿真系统应用子制 造业的好处是可以预先进行模拟操作，对不同的数据进行试验，得到最佳的设 计效果，不但可以节约制造成本，规避开发新产品的风险，还可以通过展示产品 的制造过程及展终成型的效果来吸引客户投资并拓展产品的市场。 一方面，数控加工仿真系统在产品成型加工中的应用。数控加工仿真系 统是通过将各种加工的参数输入已经编好的加工程序中，经过计算机对加工仿 真数据的分析，生成动态的仿真结果。特别是在制造业中的产品成型加工中 应用的最为广泛。 比如汽车制造业中，对于汽车车门的设计，首先，编程人员根据技术人员的 设计构思将各种技术参数编入程序，然后将程序输入数控加工仿真的系统，在 系统中运行可以观察到最终的结果，然后根据需要不断的进行修正。这样做 不但精确，还可以减少不必要的损耗和成本，因为不同的模拟数据就会生成不 同的仿真外形，对于汽车这些对产品的外形要求比较高的制造业来说，数据加 工仿真系统更是不可或缺。另外对于那些对精准度要求比较高的零配件，数 控加工仿真系统还可以通过试验各种数据和各种加工方法来得到精确尺寸的 零件。 另一方面，数控加工仿真系统在培训制造技术及拓展市场中的应用。数 控加工仿真系统模拟真实的加工过程，可以用来培训加工技术人员，能让被培 训的人员非常直观的学习到各种加工技术和加工方法，提高学习效率并迅速提 高加工技能。另外，在吸引投资与客户的时候，可以利用数控加工仿真系统来 展示加工的过程及产品最终的三维立体成型，借此能够充分说明制造工艺与制 造技术，为产品进一步拓展市场的空间有很大的帮助。 比如在招商引资的展示活动中，可以利用数控加工仿真系统将产品的加工 过程完整的呈现在客户的面前，使客户更全面的了解生产技术，对加强合作有 很大的帮助。 结语 考虑到数控加工仿真系统在现代设计制造业中应用的诸多优点，目前很多 制造企业都越来越重视对它的应用，为企业节约成本，提供最佳的产品成型及 外观设计作出了贡献。 参考文献 ［１］汪成为，郑小军，等．面向对象分析、设计及应用［Ｍ］．北京：国防工 业出版社，１９９２． ［２］王宇晗，胡俊，蔡建国．基于面向对象技术的数控软件模型及实现［Ｊ］． 组合机床与自动化加工技术，２０００（７）：１４—１７． ［３］阳许军．基于ＡｃｔｉｖｅＸ技术的轮机仿真监控软件研究及开发［Ｄ］：［硕 士学位论文］．武汉：武汉理工大学轮机工程，２００２． ［４］韩江，张勇跃，王治森．基于ＣＯＭ／ＡｃｔｉｖｅＸ的ＣＮＣ系统监控服务［Ｊ］ 合 肥工业大学学报（自然科学版），２００１，２４（３）：３０５—３０８．
