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随着数控加工技术的发展,数控系统被广泛应用于现代工业产品生产的各个领域。在应用于实际生产之前,数控系统样机需进行全面且反复的性能测试,直到满足精度要求才可投入生产。但数控装备的成本高且在测试运转过程中存在一些不稳定因素,同时样机测试在设计阶段之后进行,不能有效避免设计方案的缺陷。针对上述问题,论文提出采用基于虚拟样机的仿真测试方法。该仿真测试是对实物建立虚拟样机模型,根据测试要求和规程对虚拟样机模型进行性能测试,不仅可以在数控装备制造和使用前发现潜在的问题和缺陷,而且可以对任意(尤其是危险)工况下装备的性能进行测试,确保产品可靠性和安全性,最重要的是可以省去样机试制的成本。
论文在深入了解仿真测试及其在各行业的应用状况的前提下,确定了仿真测试技术在数控装备领域的应用方向。提出基于虚拟样机的仿真测试系统的总体思路、框架结构和构建流程,初步建立了CNC机床仿真测试系统。论文的主要成果主要体现在以下三个方面:
(1)对于CNC机床仿真测试系统,除了注重交互性和沉浸性,对仿真建模的准确性要求更高。论文应用相似理论确定仿真方法和步骤;论文通过合理简化,利用数值模拟计算,建立了满足测试要求的仿真模型。
(2)充分应用先进的虚拟样机技术、计算机仿真技术和虚拟现实技术,搭建了仿真测试系统。应用ANSYS Workbench软件与虚拟样机模型得到了仿真模型;应用虚拟现实建模语言VRML软件实现测试过程复现;应用LabVIEW软件实现了数据采集、显示和分析;应用MFC实现以上各个软件的集成并搭建平台。
(3)应用论文开发的仿真测试系统,按照CNC机床性能测试规范要求对目标机床进行了静动态仿真测试,并与实际物理试验结果比较,验证了仿真测试系统的精确性和可靠性。
基于虚拟样机的仿真测试是一个相对较新的概念,应用范围相当广阔,对于提高测试能力,优化测试流程,缩短测试周期,降低测试成本具有极其重要的作用。