题目：数控加工动力学仿真技术研究及软件开发

在现代数控加工中，数控仿真技术已成为预测加工过程现象、产品质量及加工效率的一种有效方法, 其中面向切削加工过程的动力学仿真优化理论与技术受到国内外学术界和工业界越来越广泛的重视。单纯的几何仿真已经不能满足现代化生产对加工效率和加工质量的高要求，因而需要借助于加工动力学仿真技术来预测加工过程物理学特性，并据此获得切削速度、进给量、切削深度、切削宽度等重要的加工工艺参数选择及优化的依据。在车削及镗削加工过程建模方面，基于瞬时刚性力模型，把平均铣削力表示成为切削面积和切削刃接触长度的函数。由直角切削实验数据通过斜角变换求得斜角切削的切削力系数，并通过车刀及镗刀切削刃的分段离散求得瞬时切削力。基于切削力计算，分析在不同装卡条件下多层切削时径向力导致的工件静态径向加工误差。同时根据加工系统的动力学特性分析了径向切削过程即直角切削中的颤振稳定域计算方法。在铣削加工过程建模方面，进行了刀具－工件材料对的铣削力系数实验辨识。对铣削加工区域进行离散化处理，实现了对不同几何类型铣刀，不同加工特征的瞬时铣削力仿真计算。在原有铣削力模型基础上，提出了一种利用Z-map 几何表达法进行的结合几何仿真及力学仿真的铣削力算法，根据CAM 软件刀轨路径文件信息可实现不同路径加工的铣削力仿真，进一步拓展了传统铣削力模型的适用范围。在铣削加工过程颤振稳定域分析方面，综合了实验分析和有限元仿真技术的各自优势，方便、有效地获得整个系统的动态特性，在此基础上实现了铣削加工过程颤振稳定域的仿真计算。基于上述理论分析，本论文以数控加工过程动力学仿真的技术研究及工程应用为目标开发了一套面向数控加工过程的动力学仿真系统。该软件的开发以Visual C++为平台，综合利用Visual C++和MATLAB 混编技术，GDI＋、OpenGL 图形编程技术，CJlibrary界面编程技术及DAO 数据库编程技术开发出可操作性强，仿真结果可靠、运行稳定的数控加工动力学仿真软件。软件主要仿真结果在实验室切削加工实验中进行了验证或与国外同类软件仿真结果进行了软件验证，并作为工具在国防工业数控机床增效工程中得到了实际应用。使用仿真结果优化后的工艺参数使得实际零件切削加工的效率和质量得到显著提高。