隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，車銑復(fù)合功能的數(shù)控機(jī)床是近年來(lái)適 應(yīng)產(chǎn)品的復(fù)雜化和生產(chǎn)的高效韋要求而發(fā)展很快的機(jī)種[1]。該機(jī)床 可同時(shí)采用多種工藝加1:方法及復(fù)雜曲面加工.，這是航空、航天等軍工. 產(chǎn)品所需要的。由于國(guó)外的技術(shù)，缺乏可參考的技術(shù)資料，極大地 制約了我國(guó)對(duì)這類高檔數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。目前國(guó)產(chǎn)的車銑加[:中心還 無(wú)法滿足我國(guó)汽車、飛機(jī)、航空航天、造船、軍工等制造業(yè)追求高精度、 高可靠性產(chǎn)品的要求，因此每年我國(guó)需要從國(guó)外引進(jìn)大景的車銑加工 中心，以滿足生產(chǎn)的需要。國(guó)內(nèi)機(jī)床行業(yè)一直在尋求開發(fā)這種結(jié)構(gòu)的加工中心，從近幾年的機(jī)床展覽會(huì)的情況來(lái)看，很多機(jī)床制造企業(yè)正在 以各種方式開發(fā)該機(jī)床產(chǎn)品，但其主要關(guān)鍵部件仍然是依賴進(jìn)口，并沒(méi) 有實(shí)現(xiàn)真正意義上的國(guó)產(chǎn)化>3]。我國(guó)需要盡快研制出這種車銑加工 中心產(chǎn)品，以適應(yīng)軍工產(chǎn)品的需要并*國(guó)內(nèi)空因此以代表高檔數(shù) 控機(jī)床發(fā)展方向的車銑加工：中心作為研究對(duì)象是十分具有重要意義的。
研究開發(fā)一臺(tái)車銑加工中心需要多種方案的反復(fù)比較及試驗(yàn)，也需要大景的技術(shù)投資和較長(zhǎng)的開發(fā)時(shí)間，因此國(guó)內(nèi)的機(jī)床制造企業(yè)常常無(wú)力進(jìn)行此項(xiàng)開發(fā)研究工作。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，化、網(wǎng) 絡(luò)化和擬實(shí)化已成為21世紀(jì)制造業(yè)發(fā)展的重要特征;特別是計(jì)算機(jī)建 模與仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)，虛擬制造技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它的誕 生是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，是各種現(xiàn)代制造技術(shù) 與系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，為制造業(yè)中復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造提供了手段，近年來(lái)，為了縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期、降低生產(chǎn)成本，提出了各種各樣的制造模式，在這些新的制造模式中，由于虛擬制造基本不消耗 資源和能量，也不生產(chǎn)實(shí)際產(chǎn)品，而是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程在 計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn)，即采用計(jì)算機(jī)建模與仿真在高性能計(jì)算機(jī)及高 速N絡(luò)的支持下群組協(xié)同工作，進(jìn)行模擬與仿真，檢查產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造 的合理性，預(yù)測(cè)其制造周期和使用性能，以便及時(shí)修改設(shè)計(jì)，更有效地 靈活組織生產(chǎn)，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品制造全過(guò)程的化。
目前制造技術(shù)的目標(biāo)是以短的時(shí)間、低的成本和效的方 法制造出高質(zhì)設(shè)、高性能的產(chǎn)品。由于產(chǎn)品的復(fù)雜性增加和富有競(jìng)爭(zhēng) 性的產(chǎn)品生命周期的縮短，物理樣機(jī)（高檔數(shù)控機(jī)床）的實(shí)現(xiàn)和測(cè)試成 為成功開發(fā)具有經(jīng)濟(jì)*性的現(xiàn)代機(jī)床的主要瓶頸[7]。當(dāng)前，機(jī)床制 造商很難承擔(dān)起制造和測(cè)試物理樣機(jī)所需的時(shí)間和費(fèi)用，而現(xiàn)代機(jī)床 的設(shè)計(jì)過(guò)程引用了計(jì)箅機(jī)仿真技術(shù)預(yù)測(cè)其性能，不僅減少硬件測(cè)試的 費(fèi)用和時(shí)間，而且減少反復(fù)對(duì)物理樣機(jī)改進(jìn)的次數(shù)，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)能 很好地解決開發(fā)產(chǎn)品的工(的上市時(shí)間）、Q(的產(chǎn)品質(zhì)量）、C (低的產(chǎn)品成本）、S(良好的產(chǎn)品服務(wù)）。其中虛擬樣機(jī)仿真技術(shù)是 目前計(jì)算機(jī)建模與仿真技術(shù)的一種*方法，表示物理產(chǎn)品的計(jì)算機(jī) 仿真模塑，可以像真的物理樣機(jī)一樣進(jìn)行分析和測(cè)試。在設(shè)計(jì)過(guò)程中 反復(fù)改變機(jī)床的虛擬樣機(jī)模型和調(diào)整各種設(shè)計(jì)方案，直到達(dá)到滿意的 性能要求，從而減少整個(gè)產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間和成本。而數(shù)學(xué)建模是計(jì)算 機(jī)仿真技術(shù)的基礎(chǔ)，是一種通用的方法。根據(jù)不同的要求，建立不同的 數(shù)學(xué)模銦，然后對(duì)其進(jìn)行仿真，所得結(jié)果可以預(yù)測(cè)和評(píng)估產(chǎn)品的性能。 如圖1. 1所示為傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程與基于計(jì)算機(jī)建模與仿真的現(xiàn)代設(shè)計(jì)過(guò) 程的對(duì)比圖。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程為：概念——設(shè)計(jì)——物理樣機(jī)制 造——物理樣機(jī)試驗(yàn)——物理樣機(jī)方案變更——物理樣機(jī)制造變 更——定型。在新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程中，目前大部分企業(yè)采用計(jì)算機(jī)輔 助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，CAD)，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行物理樣機(jī)的 試制，或荇先試制一些部件，再試制物理樣機(jī);然后對(duì)試制出來(lái)的物理 樣機(jī)進(jìn)行評(píng)價(jià)，其評(píng)價(jià)方法是進(jìn)行物理樣機(jī)的試驗(yàn)及試運(yùn)轉(zhuǎn)。這種新產(chǎn)品的試制模式，當(dāng)評(píng)價(jià)結(jié)果達(dá)不到預(yù)期目標(biāo)時(shí)，就要重新更新設(shè)計(jì)，并重新試制物理樣機(jī)，新產(chǎn)品的試制過(guò)程循環(huán)長(zhǎng)，試制費(fèi)用比較高，試 制周期也比較長(zhǎng)。特別是對(duì)無(wú)參考機(jī)型的*創(chuàng)新的新產(chǎn)品試制，其 缺點(diǎn)表現(xiàn)尤為突出，一個(gè)產(chǎn)品往往要經(jīng)過(guò)多次循環(huán)才能后定。 而現(xiàn)代設(shè)計(jì)模式在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)與試制過(guò)程中增加r計(jì)算機(jī)建模與仿真 環(huán)節(jié)，可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)估產(chǎn)品的性能，當(dāng)評(píng)價(jià)結(jié)果不滿意 時(shí)，進(jìn)行修改設(shè)計(jì)的過(guò)程也是在計(jì)算機(jī)上完成，可以多次修改及優(yōu)化產(chǎn) 品設(shè)計(jì)方案，直到達(dá)到滿意的設(shè)計(jì)要求，再制造物理樣機(jī)，后產(chǎn)品定型、生產(chǎn)。
從以上分析可以看出，傳統(tǒng)模式的新產(chǎn)品的試制過(guò)程循環(huán)長(zhǎng)，對(duì)完 全創(chuàng)新開發(fā)的新產(chǎn)品不利。與傳統(tǒng)模式相比，現(xiàn)代設(shè)計(jì)過(guò)程中在汁算機(jī) 上建立虛擬樣機(jī)模型和數(shù)學(xué)模型，通過(guò)仿真結(jié)果對(duì)其設(shè)計(jì)質(zhì)量包括外 觀、功能、性能、成本、可制造性、可靠性及制造周期等指標(biāo)進(jìn)行分析和評(píng) 價(jià)。計(jì)算機(jī)建模與仿真技術(shù)的出現(xiàn)和逐漸成熟，為解決傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與制造 中的種種弊端提供了強(qiáng)有力的下具和手段。其設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試、評(píng)價(jià)等 過(guò)程都是在計(jì)算機(jī)上完成的，保證了物理樣機(jī)一次試制成功率m。
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