传统的产品设计开发流程一般为方案设计、图纸设计、制造实物样机和实物样机试验直至产品投产上市,该过程周期过长,成本费用过高,不能满足企业对质量、效率以及成本的综合要求。而虚拟样机技术作为产品设计开发的一项全新技术,它的出现和发展给传统的产品设计方法带来了一次革命。应用这项技术,工程师在建立产品的虚拟数字模型之后可以对它进行各种计算机仿真分析,在产品设计阶段发现其中的潜在问题和不足之处,并快速修正设计错误、改进设计方案。因此,在产品设计过程中应用虚拟样机技术可以减少对实物样机的依赖,这样不仅可以降低开发成本,缩短产品开发周期,而且可以提高设计质量和产品性能,增强企业的竞争力。 数控机床是改造传统产业并构造数字化企业的重要基础装配。作为一种结构复杂且高度自动化的机电产品,它的设计对于运动性能、动力学性能、机械结构性能以及加工性能等方面都有着严格要求。为了保证数控机床的设计质量,缩短设计周期并有效降低设计成本,要将虚拟样机技术应用到该产品的整个设计流程中。本文以XK640立式数控铣床为研究对象,建立了其三维虚拟数字模型,并在该模型的基础上分别建立它的运动仿真模型,有限元模型以及加工仿真模型,在完成仿真分析之后全面评估了数控铣床的运动及动力性能、结构性能以及加工性能,为设计提供了质量保证,也为铣床的改进提供了可靠的依据。同时在XK640数控铣床虚拟样机的建立及仿真过程中,充分考虑了制造生产因素和客户需求因素,确保铣床的可制造性和人性化。最后经制造企业实际生产,证明应用虚拟样机技术开发设计XK640数控铣床是非常成功的,它不仅大大降低了设计开发费用,并在保证铣床最终质量的前提下大大缩短了设计周期,加快了铣床的上市速度,给委托企业带来了巨大的经济效益。 本文采用虚拟样机技术有效地实现了数控铣床的建模与仿真,这种方法不只是适用于数控铣床的设计开发,其它机床产品也可以应用同样的方法和思路,并且还可以推广到其它一些复杂机械系统的研究、设计和开发,因此本文的研究方法及结论具有重要的实用价值。