摘要：本文以数控加工车床为例，介绍了数控车床的特点，阐述了虚拟样机技术在数控车床设计与研究方面的应用，并结合Abaqus软件对数控车床主轴零部件进行有限元分析，以此来对主轴的设计加以验证。

    0 引言
    在传统的产品研发中，主要通过前期的设计计算和图纸绘制，并生产出物理样机后，对各种既定的数据进行测试检验；并对产生或存在的问题进行改进，再经过若干次调试之后，方可批量生产。这种传统的基于物理样机的研发方式前期成本较高，研发周期长，已经不适应目前产品多样化的生产模式，寻求一种合理的产品研发模式则显得十分必要。虚拟样机技术是一种十分先进的现代化制造技术，它以计算机建模技术和模拟仿真技术为主，同时结合并行工程及互联网信息等技术，完成相应产品的虚拟模型建立，并在虚拟的环境下，对产品的虚拟模型的功能、性能和可靠性进行测试。同时对整体的设计方案的可行性进行评估和改进，使存在的问题在产品投产前便得到解决，从而达到降低成本，缩短研发周期和使产品达到最优化的效果。图1为虚拟样机技术在产品研发过程中的主要流程。

    1 数控车床简介
    数控加工车床，即计算机数字控制车床，由于其具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点，目前为止一直是国内外使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，约占数控机床总数的四分之一，并被称作是机械生产制造设备中的工作母机。当数控车床配以车削中心或多下位刀库后，便可完成很多更复杂的工件加工，同时还具有直线插补和圆弧插补等多种补偿功能，由于其具有强大的加工能力，给生产企业带来了良好的经济效果。

    2 数控车床虚拟样机的建立
    所谓虚拟样机，是由多个虚拟的零部件按照产品的设计功能有机的进行组合并装配，本次对数控车床只维建模的方法，是基于数控车床实物的基础之上，使用CAD/CAM/CAE功能非常强大的Pro/ENGINEER软件来对数控车床各零部件进行精确的模型建立。
    数控车床是一个比较复杂的机械装置，在三维模型建立的过程中，可以将其整体分为8个主要模块，它们分别是：外壳、底座、主轴箱、控制面板、主轴、床身、三爪卡盘和尾座。建模完成之后，接下来将所有的数控车床零部件进行装配，便可完成数控车床的虚拟样机装配。装配完成后的数控车床虚拟样机如图2所示。

[1] [2]  下一页