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· 48 ·IMcadcam@IMCHINA@投稿邮箱经验方法，在每个分析步内传递数据，结构在气流压力作用下变形，而流场又直接受到结构变化的影响，因此采用流固耦合方法进行发动机进气管路的强度分析更加接近实际工况，而且得到的数据也更加准确和精确。
流固耦合计算与均布载荷计算的结果对比如表2所示，以均布载荷计算结果为基准值，可以看到，两种分析方法的计算结果非常相近，对比值均在1%以内，且流固耦合方法结果偏小。
本文研究的管道模型变形量较小，因此流固耦合方法的计算结果没有产生太大变化。
表2 流固耦合与均布载荷计算结果对比四、结语（1）本文联合Abaqus 和CFD 分析软件，针对某重型商用车发动机进气管路进行了强度分析方法的研究，主要进行了极限工况下模型真空试验、施加均布载荷强度分析和流固耦合分析，通过对强度与刚度计算结果分析研究各计算方法的特点及优劣性。
（2）通过数据对比分析显示，在极限工况下，仿真结果较试验值偏小，台架试验模型存在加工工艺缺陷和人为试验误差，而仿真模型更加理想化，故仿真强度分析可作为模拟台架试验的手段。
（3）流固耦合分析方法结合Abaqus 和CFD 软件，能够模拟并直观地观察气流在管道内的真实流动状态，模拟气流的冲击、漩涡、螺旋及局部回流现象和流体的速度变化以及管道内表面的压力变化，同时在每个分析步内传递数据，结构在气流压力作用下变形，而流场又直接受到结构变化的影响，相比于均布载荷分析更接近发动机进气管路的实际工作工况，得到的数据也更加准确和精确。
（4）流固耦合分析方法可以作为发动机进气管路强度分析的一种重要手段。
IM撰文/陕西国防工业职业技术学院 曹旭妍一、引言多轴数控机床结构复杂，运动多样，是加工复杂零件、异形零件的重要工具。
随着国内加工制造技术的不断发展与升级，多轴机床得到越来越多的应用。
然而，复杂零件NC程序的正确性制约了该类机床的高效应用。
如何有效地对NC 程序的正确性进行快速、准确的检验对提高机床的实用效率具有重要意义。
数控机床的数字孪生与虚拟仿真技术随着科技的不断进步，数控机床在制造业中的地位越来越重要。
而数字孪生与虚拟仿真技术的应用，则为数控机床的发展提供了新的方向和动力。
数字孪生是指将实际物理系统与其数字化的虚拟模型相结合，通过实时数据的采集和分析，实现对实际系统的监控、预测和优化。
在数控机床中，数字孪生技术可以实现对机床的运行状态、工艺参数以及产品质量的实时监测和分析。
通过数字孪生技术，可以提前发现机床的故障和异常，及时采取相应的措施，避免生产事故的发生。
同时，数字孪生技术还可以对机床进行优化，提高生产效率和产品质量。
虚拟仿真技术则是指通过计算机模拟实际系统的运行过程，以实现对系统的分析、优化和验证。
在数控机床中，虚拟仿真技术可以模拟机床的运行过程，包括工艺参数的设定、刀具的路径规划、加工过程的仿真等。
通过虚拟仿真技术，可以在实际加工之前对加工过程进行模拟和优化，减少生产过程中的误差和损耗，提高产品的加工精度和一致性。
数字孪生与虚拟仿真技术的结合，可以实现对数控机床的全生命周期管理。
从机床的设计、制造、调试到运行维护，都可以通过数字孪生与虚拟仿真技术进行模拟和优化。
在机床的设计阶段，可以通过数字孪生技术对机床的结构和参数进行优化，提高机床的性能和稳定性。
在机床的制造阶段，可以通过虚拟仿真技术对机床的加工过程进行模拟和优化，提高机床的加工精度和效率。
在机床的调试和运行维护阶段，可以通过数字孪生技术对机床的运行状态进行监测和分析，及时发现和解决问题，提高机床的可靠性和稳定性。
数字孪生与虚拟仿真技术的应用，不仅可以提高数控机床的性能和效率，还可以减少生产过程中的资源消耗和环境污染。
通过数字孪生技术，可以对机床的能源消耗和排放进行模拟和优化，减少能源的浪费和环境的污染。
通过虚拟仿真技术，可以对机床的加工过程进行优化，减少材料的浪费和废品的产生。
数字孪生与虚拟仿真技术的应用，可以实现对机床的可持续发展和绿色制造。
新课引入：在数控机床上加工零件时，我们可以先模拟加工过程，从中我们可以检验程序的多错，可以发现加工中的问题，及时解决，可以节约加工成本。
第一章基本操作1.1 项目文件1.1.1作用：保存操作结果，但不包括过程。
1.1.2内容：机床、毛坯、经过加工的零件、选用的刀具和夹具、在机床上的安装位置和方式；输入的参数：工件坐标系、刀具长度和半径补偿数据；输入的数控程序。
1.1.3 对项目文件的操作新建项目文件：打开菜单“文件\新建项目”；选择新建项目后，就相当于回到重新选择后机床的状态。
打开项目文件：打开选中的项目文件夹，在文件夹中选中并打开后缀名为“.MAC”的文件。
保存项目文件：打开菜单“文件\保存项目”或“另存项目”；选择需要保存的内容，按下“确认”按钮。
如果保存一个新的项目或者需要以新的项目名保存，选择“另存项目”，当内容选择完毕，还需要输入项目名。
保存项目时，系统自动以用户给予的文件名建立一个文件夹，内容都放在该文件夹之中，默认保存在用户工作目录相应的机床系统文件夹内。
1.2 零件模型如果仅想对加工的零件进行操作，可以选择“导入\导出零件模型”，零件模型的文件以“.PRT”为后缀。
1.3 视图变换的选择在工具栏中选之一，它们分别对应于菜单“视图”下拉菜单的“复位”、“局部放大”、“动态缩放”、“动态平移”、“动态旋转”、“测视图”、“俯视图”、“前视图”。
或者可以将光标置于机床显示区域内，点击鼠标右键，弹出浮动菜单进行相应选择。
将鼠标移至机床显示区，拖动鼠标，进行相应操作。
1.4 控制面板切换在“视图”菜单或浮动菜单中选择“控制面板切换”，或在工具条中点击“”，即完成控制面板切换。
图1-4-1 图1-4-21.5 “选项”对话框在“视图”菜单或浮动菜单中选择“选项”或在工具条中选择“”，在对话框中进行设置。
如图1-5-1所示。
其中透明显示方式可方便观察内部加工状态。
“速度设置”中的速度值是用以调节仿真速度，有效数值范围从1到100。
基于数字孪生的数控机床虚拟交互系统设计与实现一、概述随着工业0时代的到来，数字化转型已成为制造业发展的重要趋势。
数控机床作为制造业的核心设备，其智能化、数字化水平直接关系到生产效率和产品质量。
构建基于数字孪生的数控机床虚拟交互系统，对于提升数控机床的智能化水平、优化生产流程、降低生产成本具有重要意义。
数字孪生技术是指通过数据模型、传感器更新、历史数据等，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。
将数字孪生技术应用于数控机床，可以实现对机床运行状态、加工过程等的实时监测与模拟，为机床的优化设计、故障诊断和远程维护提供有力支持。
本文旨在设计并实现一种基于数字孪生的数控机床虚拟交互系统。
该系统通过构建机床的数字孪生模型，实现对机床的虚拟仿真和实时交互。
通过该系统，用户可以在虚拟环境中对机床进行操作和调试，预测机床的加工效果和潜在问题，从而在实际加工前进行优化和调整。
该系统还可以与实体机床进行实时数据交换，实现对机床运行状态的实时监测和故障预警，提高机床的可靠性和稳定性。
本文将从系统架构设计、数字孪生模型构建、虚拟交互功能实现等方面进行详细阐述，并通过实验验证该系统的可行性和有效性。
本文将总结该系统的优点和不足之处，并展望其在未来制造业中的应用前景和发展方向。
1. 数字孪生技术在工业制造领域的应用背景随着工业0时代的来临，全球制造业正面临着前所未有的转型挑战。
在这一背景下，数字孪生技术以其独特的优势，正在工业制造领域发挥着越来越重要的作用。
数字孪生技术，作为连接物理世界与数字世界的桥梁，通过集成物理模型、传感器更新、历史和实时数据，实现了对实际生产过程的精确模拟和优化。
在制造业中，数字孪生技术的应用不仅可以帮助企业更好地理解和掌握生产过程中的各种参数和变量，还可以通过模拟和预测，优化生产流程，提高生产效率，降低生产成本。
随着物联网、大数据、云计算等新一代信息技术的快速发展，数字孪生技术在工业制造领域的应用范围也在不断扩大。
数控行业首选仿真软件加工中心 数控车床 数控铣床 龙门式01数控仿真软件（VNUC ）简介数控仿真加工是以计算机为平台在数控仿真加工软件的支持下进行的。
当前国内较为流行的仿真软件有北京斐克VNUC 、南京宇航Yhcnc 、上海宇龙等数控加工仿真软件。
这些软件一般都具有数控加工过程的三维显示和模拟真实机床的仿真操作。
下面我们以VNUC 数控仿真软件为例，分析数控仿真加工操作方法。
VNUC 仿真软件打开VNUC 数控仿真系统，选择机床则进入类似图 1所示主界面。
显示屏上方为菜单栏，下方分为左右两部分，左侧为三维仿真视图区，右侧为机床数控系统面板。
功能简介如下：数控系统面板仿真视图区图1 VNUC数控仿真系统主界面1.菜单菜单栏有七个主菜单：“文件、显示、工艺流程、工具、选项、教学管理、帮助”。
点击主菜单，则出现如图2所示子菜单，其操作使用方法类似一般计算机软件。
图2 子菜单2. 视图操作三维仿真视图区内真实再现了数控加工的动态过程，利用其右下角的操作键可以对三维视图扩大和缩小、局部扩大、旋转和移动等，以便从不同视角和比例显示机床、刀具、工件及加工区状况。
3. 仿真加工步骤：数控仿真加工通常按以下步骤进行：（1）针对加工对象进行工艺分析与设计。
（2）按机床数控系统规定格式与代码编制NC程序并存盘。
（3）打开仿真软件选择机床。
（4）机床开机回参考点。
（5）安装工件。
（6）安装刀具。
（7）建立工件坐标系。
（8）编辑或上传NC语言。
（9）校验程序。
（10）自动加工。
其中，前两项应在上机操作前充分准备，以下仅分析（3）～（10）上机操作的方法与1.打开仿真软件选择机床打开VNUC数控仿真软件，进入VNUC主界面后，点选菜单栏“选项/选择机床和系统”，进入所示选择机床对话框，选择“卧式车床/FANUCOiMate-TC”系统，则出现图3所示控制操作面板，它与真实机床操作面板几乎一模一样。
图3 控制操作面板2.开机回参考点点按“系统电源”，点按并弹起急停按钮，则系统开机上电。
基于虚拟仿真技术的数控机床加工仿真系统集成研究一、引言随着工业化进程和信息化水平的提高，数控机床在制造业中的应用越来越广泛。
数控机床可以接受计算机指令，自动完成加工过程。
在传统机床的基础上，数控机床具有精度高、加工效率高和能够完成自动化加工等优点。
然而，数控机床的使用也面临一定的困难和挑战。
例如，传统的机床加工是依靠工人的经验和技能完成，而数控机床需要对工人进行培训和技能提高。
同时，数控机床还需要进行定位、刀具路径规划、加工参数设置等操作。
因此，如何提高数控机床的使用效率和精度，成为制造业关注的焦点之一。
虚拟仿真技术是近年来快速发展的一种新兴技术，在模拟与实际加工过程之间架起了一座桥梁。
通过虚拟仿真技术，可以在计算机上建立数控加工系统的模型，通过计算分析得出加工参数，实现对加工过程的预测和控制。
对比传统的试加工，虚拟仿真加工技术可以提高加工精度，降低加工成本，缩短加工周期。
本文将从虚拟仿真技术在数控机床加工中的应用出发，介绍基于虚拟仿真技术的数控机床加工仿真系统集成研究。
二、基于虚拟仿真技术的数控机床加工仿真系统1.数控机床加工仿真系统的概念数控机床加工模拟是指使用计算机软硬件技术，在计算机上构建数控机床的虚拟模型，模拟加工过程，以实现加工工艺、工艺参数、姿态、机床参数等的分析、预测和优化。
数控机床加工仿真系统则是指具有数控机床加工模拟功能的一种软件系统。
数控机床加工仿真系统通常包括模型建立、数控仿真、仿真分析、效果验证和优化调整等环节。
2.数控机床加工仿真系统的优势基于虚拟仿真技术的数控机床加工仿真系统有以下优势：(1)优化加工方案：通过虚拟仿真技术，可以对加工方案和工艺参数进行预测和优化，降低加工成本。
(2)提高加工精度：通过虚拟仿真技术，可以实现对加工过程进行精确的计算和模拟，从而提高加工精度。
(3)缩短加工周期：通过虚拟仿真技术，可以提前发现加工中的问题，减少出现问题的概率，从而缩短加工周期。
产品需求及技术规范
一、建设目标：
项目建成后，为数控技术专业提供现代化数控技术类专业的学习平台、学生学习数控机床操作的实训仿真平台和考核平台，建成后将达到以下应用目标：
1、建立数控技术专业教学仿真实训软件平台，该平台能完成数控机床仿真实训操作；
2、建设一个资源丰富的专业教学学习平台；
3、建设一个能完成学生课程考核系统平台；
4、建设一个能管理学生教学过程的管理平台。
二、项目组成
项目主要包括三个部分：数控技术专业教学仿真实训软件平台建设、数控机床仿真终端设备开发集成系统、仿真平台教学资源开发。
（一）数控技术专业仿真实训软件平台建设
系统平台建设主要包括：实训系统开发和考核系统开发等。
（二）数控机床仿真终端设备开发集成
数控机床仿真终端设备主要包括：基于安卓系统的平板触摸式仿真数控机床终端操作面板的开发。
（三）仿真平台教学资源开发
开发基于工作过程的课程教材，适用于虚拟仿真平台的教学使用；开发基于网页的教学学习资源。
三、系统功能需求说明
（一）数控技术专业仿真实训软件平台包括5部分：工厂及车间虚拟场景系统、数控机床虚拟仿真系统、教学考核系统、积分管理系统、管理功能。
各子系统的主要功能如下：
（1）工厂及车间虚拟场景系统
能提供工厂厂区平面图；
能在制作的工厂环境中漫游；
工厂由若干个车间组成，每个车间大小可以定制；
能在制作的车间环境中漫游，能在车间虚拟环境中完成着装、领取工具、刀
具、量具等职业行为动作。
漫游中提供多个人物角色，分男和女，各种人物角色有不同形象。
车间环境是小组团队实训学习的虚拟实训环境，在该环境中，有完整清晰的标示线，指明各个区域的作用，并在各个区域中完成相关职业活动学习任务、实训任务和实际的工作任务；
车间虚拟环境中能在规定区域中由教师或者学生自由摆放数控机床、钻床等设备和工具车、材料车等辅助设备；
车间虚拟环境提供的设备种类包括：数控车床、数控铣床（3轴）；提供是辅助设备包括：工具车、材料车、钳工台。
提供进入其他模块的入口功能。
（2）数控机床虚拟仿真系统
能完成以下系统的仿真操作功能：
a、加工中心：华中22m、法那科oi MD
b、数控车床：华中世纪星、广数系统；
能完成刀具选择，毛坯选择和装夹功能；
能完成程序仿真；
能完成零件的仿真加工；
能完成加工产品的测量；
能完成加工产品测量数据的填写，并能发回服务器提供给老师，并能通过系统进行自动评分；
能独立完成数控车床、数控铣床学习任务；
能采用团队合作的方式完成数控车铣复合学习任务；
提供任务导向的教学工作任务；
（3）教学考核系统
能提供理论考核和实训考核；
能提供理论试题录入功能；
能提供实训任务录入功能，并提供工艺表书写功能；
能自动组卷，并通过网络的方式传递到每个学生界面；
能自动阅卷和手工阅卷模式；
能自动将成绩录入；
提供成绩数据统计信息；
能提供打印功能；
（4）积分管理系统
能根据完成任务情况，让学生获取不同积分；
能保存积分；
能根据学生积分，提供不同装备（包括先进刀具、量具、能提供不同数量的加工材料、不同夹具等）；
能将积分和考核系统关联起来，通过积分获得规定学分。
（5）管理功能。
管理功能分为：成员管理子系统、学生学习过程管理子系统、学生成绩管理子系统、权限管理子系统，统计分析子系统。
成员管理子系统：提供管理员、教师、学生角色管理，依据个人二代身份证的信息建立管理系统，分配给各个成员不同的权限。
学生学习过程管理子系统：能对学生学习过程中的信息进行管理；能完成团队学习分组功能；
学生成绩管理子系统：录入、管理学生的学习过程中的成绩；
权限管理子系统：管理权限；
统计分析子系统：对使用平台情况进行统计分析。
（二）数控机床仿真终端设备开发集成
仿真终端基于安卓系统开发的触摸式数控机床终端操作面板开发；
能通过usb接口与计算机中数控机床仿真软件关联起来，并通过终端系统操作虚拟仿真数控机床；
（三）仿真平台教学资源开发
能将资源录入到学习系统；
能将资源进行组织，形成任务序列表，提供给学生学习；
能对资源进行编辑审核。
四、系统网络结构
（一）、数控仿真平台中心管理服务器
配备了专用的数据库服务器，其作用：负责提供教学资源、教学任务单和专业教学资源标准；负责保存消息系统消息、考核系统信息、管理系统的成员信息；
配备应用接入服务器，其作用：整个仿真系统平台的应用的内部服务接口，提供仿真系统等表现层的应用系统。
（二）、各个院校的中心管理服务器
各个院校通过网络接入中心管理服务器，配备专有数据库服务器、应用服务器和网络服务器。
如没有专有数据服务器和应用服务器，可以通过申请可以租用中心管理服务器通过云端技术保存信息和使用应用服务。
网络服务器提供各个院校联入中心管理服务器。
五、性能指标
1、软件平台在网络中能运行，网络中心服务器能承受100人次的并发数量；
2、软件平台满足1万人规模的数据保存；每人数据量为256MB；
3、软件分前端和后端系统，后端系统服务器指标包括：
服务器端响应时间：<3s
外部网络响应时间：<3s。
客户端响应时间：<2s
CPU占用率：<70%
磁盘I/O：<30%
网络带宽：<30%
内存没有页交换。
