虚拟制造技术是制造业为在竞争激烈的全球市场求得生存与发展,更快更好地满足市场的要求,并随着计算机技术,特别是信息处理技术的发展,应运而生的。虚拟加工过程仿真是虚拟制造的底层关键技术,在虚拟制造中占有重要地位。它通过对机床—工件—刀具构成的工艺系统中的各种加工信息的有效预测与优化,为实际加工过程的智能化实现创造了有利条件,同时它也是研究加工过程的重要手段,包括几何仿真和物理仿真两部分。物理仿真由于其切削机理复杂、建模难度大等客观原因,研究还不够深入。但对切削过程物理方面因素的分析与预测在虚拟制造研究中具有重要意义。 本论文在论述了虚拟制造技术和国内外物理仿真研究现状的基础上,针对物理仿真中的铣削力仿真,研究了铣削力预测仿真技术并开发了虚拟铣削加工系统。本论文包括以下几方面的内容: 第一章是绪论部分,首先概述了虚拟制造技术,并介绍了本课题的研究背景和国内外已有研究现状,在此基础上,确定了本论文的主要研究内容。 第二章对切削力的解析建模进行了探讨,在分析直角切削的基础上,建立了斜角切削力数学模型。并以铣削为研究对象,建立了铣削的切削力模型。 第三章是本论文的主要内容,介绍了一种确定3D铣削力模型中铣削力系数的系统方法,在考虑尺寸效应的影响下,提出了确定铣削力系数和偏心参数的算法,用于铣削力的预测分析。 第四章针对切削过程仿真建模,利用基于z-Map思想的约束四叉树数据结构来建立工件离散模型,这是本论文的创新之处。同时,对典型凹坑铣削中的瞬态切削过程进行了分类阐述,为后续的研究和开发提供理论基础。 第五章利用面向对象技术开发了虚拟铣削加工系统,从几何角度仿真了四种典型的瞬态切削过程,并利用铣削力预测模型从物理角度分析和预测了铣削力,从一定意义上实现了几何仿真和物理仿真的集成。 最后,作者对本文的研究内容进行了总结,并对虚拟制造中的铣削力仿真技术研究发展做了展望。