制造业发展逐渐壮大，人们对产品的需求和要求逐渐变高，这就使得产品更新换代加快了脚步，产品的使用时间缩短，从而对产品各方面的要求越来越高也越来越严格，加快新设计的开发变得更加重要。虚拟制造技术可以模拟由产品设计、制造到装配的整个步骤，对设计与生产过程以及设计转化为生产中会出现的问题进行分析与改进，提出优化方案，实现产品从设计到制造整个过程的优化，既能减少产品开发时间、减小开发成本，也能加快研发速度，提高研发质量，对企业来说具有十分重要的作用。其中相关性最高的和最重要的技术就是数控加工仿真技术，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，模拟加工的整个过程，是计算机辅助制造技术中的重要组成部分，也是CAD/CAM/CNC 技术中降低制造成本、提高工艺效率的重要手段之一。

为了保证加工表面的尺寸、几何形状和相互位置精度，在机床上对工件进行切削加工时,首先应使工件在刀具和机床切削运动中占有正确的位置，然后再将工件固定夹紧以完成安装过程,在机床上完成上述作用的工艺装备称为机床夹具（简称夹具），夹具对保证工件的加工精度、提高生产效率、降低生产成本、扩大机床使用范围的等方面具有重要的作用，因此，夹具在工艺装备中占有十分重要的地位，夹具设计是机械加工中一项重要的工艺装备设计工作[5]。

1.1 选题的背景及意义

操作机床进行数控加工时, 往往会发生一些编程人员难以预料的错误，这些错误在所有的系统中都可能遇到，人们在输入较为复杂的数控程序时，总要在机床运行前多次检验和调试, 这其中包括模拟零件的切削过程, 检验刀位计算是否正确、加工过程是否过切、所选刀具、走刀路线、进退刀方式是否合理、刀具和约束面是否干涉与碰撞等等。为了解决这些问题, 传统上采用试切的方法来检查数控程序的正确性, 但这种方法费工费料, 代价昂贵, 延长了产品的生产周期；后来又采用轨迹显示法, 即用计算机控制铅笔绘图器, 以笔代替刀具, 以纸代替毛坯来仿真刀具运动轨迹的二维图形,这种可以显示三轴加工轨迹的方法, 虽然也可以检查一些大的错误, 但仅仅局限于平面运动，难以实现空间运动模拟,为此, 人们一直在研究能逐步代替试切的仿真方法, 并在试切环境的模型化、仿真计算和图形显示等方面取得了重要进展[6]。在这种情况下, 数控加工的计算机仿真技术应运而生。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 数控加工仿真

1.2.2 薄壁件的加工

1.3 论文主要研究目标、内容和方法

薄壁件的壁厚小，所需材料少，所以拥有重量轻材料少的优点，但也因此缺乏一定的强度，在制造过程中易发生弯曲变形情况，严重限制了薄壁件在高精度领域的应用发。本论文的需要解决的问题就是高速铣削下的应力变形和误差问题，并进行有关力学分析及运动仿真，设计用于铝合金深腔薄壁工件数控加工用专用夹具。

本文的主要任务有：

（1） 对工件进行建模，运用三维造型软件绘制出其三维图

（2） 根据工件的结构特点设计出其加工方法（切削方法、切削路径）

（3） 对铣刀以及薄壁件进行运动分析，分析铣刀和工件的干涉问题

（4） 对刀具及深腔薄壁件进行应力形变分析

（5） 设计工件的专用夹具