今宏电子期刊 - 第三期

 

一、制造过程仿真 - Process Simulate

作者：Qiu 校对：Tony

 

 

产品：Process Simulate

 

Process Simulate 让企业以虚拟数字化场景的方式，对工艺制造流程预先进行模拟验证，以此推动产品快速上市，加快个工程项目进程。

在三维环境中进行制造过程的验证，通过在生产制造前期构建的虚拟场景提前完成模拟验证，该过程贯穿整个产品全生命周期管理（PLM）上。

装配过程仿真 （Assembly）

装配仿真充分利用数据管理环境，开展全面详尽的装配操作可行性分析，并可利用验证工具进行三维剖切、测量以及碰撞检测，在虚拟中的模拟完整的排序和自动化装配路径规划仿真。

人机工程仿真 （Human）

人机操作是对工作站的规划验证，确保产品零件可以达到组装和维护。基于人机工程学，该应用模块提供了强大的功能来分析和优化工人操作，从而确保符合行业标准的人工操作工艺。

自动化焊接仿真 （Spot Weld \ Continuous Mfg）

焊接仿真能在构建的三维模拟环境中，去规划设计和验证焊接过程，如点焊、弧焊、涂胶、激光焊等，应用涵盖前期初规划阶段到详细的工程阶段，最终至离线编程。自动化焊接仿真提升制造工程的效率及减少人为的错误，如自动焊枪工具选型，自动分析焊接可达性并生成无干涉焊接轨迹、实时的动态干涉检测，焊接节拍限制等自动工具的应用。

机器人仿真 （Advanced Robotics）

机器人仿真能够规划和模拟高度复杂的制造生产区域，而同步运行多台机器人和执行高度复杂的工艺，则通过机器人仿真的高级应用功能实现，如基于事件的仿真，对应品牌的机器人控制器，机器人与PLC信号交互等。另外自动规划生成干涉区和无干涉碰撞路径、批量配置轨迹点属性的功能，在优化机器人节拍时间和离线编程的效率上都得到了极大提升。

虚拟调试 （Virtual Commissioning）

虚拟调试，能够简化当前从工程项目的工艺规划到车间生产这个周期的工作，该应用基于一个共同的集成数据平台，让各不同职责岗位技术人员（机械、工艺和电气）参与实际生产区或工作站的调试。硬件调试功能应用，用户可以使用OPC和实际机器人控制硬件去模拟验证真实的PLC代码，从而还原最逼真的虚拟调试环境。

 

点云 （Point Cloud）

在ProcessSimulate的点云应用中，通过在虚拟调试构建好的数字化场景，直接扫描好的点云数据，即可直观地查看到导入结果。点云数据的应用，使企业“数字化”工厂实现从虚拟到现实的无缝转接，在统一的数字化平台上，工程项目更趋近真实。

 

“让企业以虚拟数字化场景的方式，对工艺制造流程预先进行模拟验证，以此推动产品快速上市，加快个工程项目进程。”

 

 

二、NX CAM加工数据库的应用（三）

作者：Swx 校对：Tony

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3.1 创建NC操作

a) 加工数据库应用

• 将操作导航栏切换至几何视图，选择“WORKPIECE”节点，创建新的NC操作。
  • 在创建操作对话框中，创建“Cavity_Mill”操作，选择合适的名称，例如“Roughing”，在位置参数中，指定合适的“刀具”，“几何体”和“方法”，如图9所示。选择“确定”创建操作，当型腔铣对话框出现后，唯一要做的事情就是单击“生成”按钮，产生NC刀轨。
• 图9 创建NC操作
• 可以检查对话框中的自动参数设置值，在“步距”，“全局每刀深度”，以及“进给和速度”标签处，会显示对应于切削数据库中的参数。如图10和图11所示：

图10 创建型腔铣

图11 进给和速度

3.2 添加自己的库数据

• 为了保存数据到切削参数库，在选择主菜单“工具”—>“编辑加工数据库”，然后创建任何需要的部件材料，刀具材料和切屑深度组合数据， 如图12所示，例如：

• Part Material: “210-COPPER-COPPER ALLOYS”
• Cut Method: “HSM FINISH MILLING”
• Tool Material: “Carbide-Carbide,Coated

图12 自定义加工参数数据库

• 设置好如图12所示的“刀具材料”、“切削方法”和“部件材料”参数后，单击“插入”，添加“刀具直径”数据，以及其他参数如“切削深度”，“步距”，“进给和速度”等，如图13所示。

图13 编辑加工数据

• 在上图所示对话框中设置好用户定义数据后，单击“确定”按钮，回到主对话框，单击“确定”完成数据编辑，并保存数据以备将来重复使用。

通过上述自定义的方式，将每一类相关的加工参数经验值保存至加工数据库中后，就可以提供给数控编程部门的每一位工程技术人员使用。这样既保证了加工参数的合理性和科学性，也使得每个企业或部门可以重复利用有丰富经验的工程师的加工方法和加工参数，极大的提升了数控编程的效率，可以让编程工程师有更多的时间来研究加工刀轨的优化，保证加工质量和加工效率的提升。

三、FloEFD中的辐射模型

作者：Jack 校对：Tony

生活处处存在着辐射，对于热仿真工程师来说最熟悉的莫过于热辐射，它是热量传递的三种方式之一。

在FloEFD中如果求解的问题涉及固体内热传导，即固体或固体间的辐射热传递与对流热传递相比非常明显，则可以选择激活辐射功能，并指定固体表面发射系数。还可以通过边界发射系数和温度从计算域远场边界或模型开口指定热辐射。固体间的净辐射热交换与对流热传递和固体内热传递一同计算。

 

值得注意的是FloEFD中任何情况下流体既不发出热辐射也不吸收热辐射，即辐射热传递仅与固体有关。自然对流和风冷模型中介质一般都是空气，而空气对热辐射几乎是透明的。今天我们来聊聊 FloEFD中的三种辐射模型。

 

1. 离散传递

 

原理：在特定立体角范围内离开表面元素的辐射可以近似地用单一射线来表示，辐射热量仅沿从辐射表面发散出来的一系列射线传递。先在参与热辐射的表面上建立节点，然后分析以此节点为中心的半球，将半球分成规定数量的立体角；然后，当光线穿过流体和透明固体时，便沿此方向对其进行跟踪，直到它投射到另一个辐射表面上为止。此类计算在求解器的初始阶段进行，以便为每次迭代时求解的线性方程组构成系数矩阵。所跟踪光线的数量和排列决定了计算从一个辐射表面到另一个辐射表面的辐射热的准确度。

适用性：对于存在高功率热源或者高温梯度的工况建议采用此模型。

限制：基于灰体辐射假设，辐射率不随波长变化，辐射率等于吸收率。对于这些情况，建议使用蒙特卡罗模型。

 

2. 离散坐标

 

原理：为有限数量的离散立体角求解辐射传热方程，每个立体角都有一个矢量方向。此方法用于求解吸收（半透明）介质中的辐射，以为波谱相关性建模。解的准确度与所使用的离散方向数量相关。

适用性：用于具有低温变化或没有集中辐射源（例如，电子冷却、温室效应和驾驶室舒适度分析）的大多数情况。

限制：如果阴影的几何光学效应很显著，则建议提高离散化级别以提高几何光学建模的准确度。如果这还不够，建议使用离散传递或蒙特卡罗模型。

 

3. 蒙特卡罗

 

原理：蒙特卡罗射线跟踪方法是一种统计方法，采用该方法，特定环境中特定辐射面的宏观行为的分析模型是从宏观级别的辐射面（或吸收介质）的行为统计模型得到的。为此，将会从辐射表面或吸收介质发出光子（光线），然后记录光子运行的轨迹。此方法也可以模拟介质吸收和波谱相关性。解的准确度取决于发出的光子数量。

适用性：如果其他模型不允许足够准确地模拟某些物理效应或几何光学效应，建议采用此模型。

限制：计算量很大，对计算资源要求高。

 

蒙特卡罗如何设置？

 

随着计算机运算能力的提升和对精度的更高要求，更多的用户选用蒙特卡罗辐射模型。这个模型对于波谱相关性有2种建模方法：

1.离散条带：一种被广泛应用的定义方式，假定辐射光谱由多个条带构成，条带的边缘由用户指定；辐射源、表面和材料的属性被视为每个条带内的常数。固体材料的波长相关属性在指定光谱带上进行平均，因此建议将条带边缘设定在波长处，材料属性将在波长处发生极大的变化。

2.射线跟踪：根据此方法，每个发射中子都有自己的波长，其波长由对应于其辐射源和表面的辐射光谱的波长分布确定。与离散条带方法不同，辐射源、表面和材料的属性被视为符合它们的指定波长相关性，无需加以平均。

 

THE END

对于辐射需要重点考虑的CASE，推荐采用射线跟踪法定义的Monte Carlo模型，这种方法的优点就是不用花费大量人工时间设置不同带宽的属性参数，只需要花费CPU时间完成大量计算即可。

 

四、关于今宏

公司简介

广州今宏信息科技有限公司是科技信息公司、高新技术企业。自2011年成立以来，一直致力于互联网+、智能制造，专注制造业产业升级和智能制造发展，专业从事"工业4.0"研发及项目实施，是“智能制造2025”智能工程整体解决方案的先行者。

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