圖1模擬可以快速反映出一個(gè)環(huán)狀工件必須如何接
受夾持，以便在加工之后仍能維持住所需的公差范圍
工件在夾持過程中會(huì)產(chǎn)生何種程度的變形？那一種夾持方案可以確保工件維持原有尺寸？現(xiàn)有的夾持器械如何可以得到*的運(yùn)用？對(duì)于此類問題，虛擬加工將可給出有價(jià)值的答案。
很多人都曾經(jīng)歷過超大部件和超大尺度系統(tǒng)的加工，那時(shí)的設(shè)計(jì)人員大多重視安全系數(shù)，但今天，安全系數(shù)并不再作為設(shè)計(jì)是否優(yōu)良的*評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。為了保持競爭力，研發(fā)和設(shè)計(jì)人員所面臨的要求更多——他們必須縮短設(shè)計(jì)和生產(chǎn)時(shí)間，降低重量和節(jié)約能源，同時(shí)提高部件和整個(gè)系統(tǒng)的精度、耐用性和使用壽命，降低將來的維護(hù)費(fèi)用等。模擬可以提供有價(jià)值的結(jié)果：在研發(fā)階段，即在制造*臺(tái)試驗(yàn)樣機(jī)之前，可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬，看部件在加工狀態(tài)下的表現(xiàn)如何。
對(duì)大尺寸薄壁或特別復(fù)雜工件的加工往往是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)（圖1）。一方面夾持力不得超過一定的限度，以免工件發(fā)生變形或損壞，另一方面夾持必須要安全可靠，以便抵抗住切削力的作用。采用有限元方法（fem），可以看出工件在夾持和加工過程中的具體表現(xiàn)。
模擬工件的加工狀態(tài)
在模擬的基礎(chǔ)上，可以設(shè)計(jì)出夾具、卡鉗、夾持高度、夾持力和轉(zhuǎn)速之間的*搭配。它可以在工件的破斷機(jī)理、剛性、壽命和振動(dòng)特性等方面向人們提供認(rèn)知。尤其是針對(duì)復(fù)雜外形的工件和很高精度的要求（如軸承、齒輪、渦輪機(jī)外殼、油缸端頭和制動(dòng)環(huán)等），早期模擬具有很大的好處。在模擬工件在夾具上和在加工過程中的表現(xiàn)狀態(tài)時(shí)，只需少量數(shù)據(jù)：
工件的3d模型，例如cad數(shù)據(jù)；
有關(guān)材質(zhì)的說明；
切削參數(shù)和zui大加工轉(zhuǎn)速；
帶有夾持點(diǎn)位的夾持示意圖；
夾持力和夾鉗力的設(shè)定值；
夾鉗幾何外形，例如光滑夾鉗和瓷磚等；
機(jī)器設(shè)備數(shù)據(jù)，有關(guān)夾持油缸和心軸分布的特別說明。
根據(jù)這些數(shù)據(jù)，首先要在cad程序里建立起相應(yīng)于夾持任務(wù)的3d模型。然后在fem程序中對(duì)材料和夾持接觸面做出定義，同時(shí)設(shè)定包含起始和終止節(jié)點(diǎn)在內(nèi)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)（圖2）。在后續(xù)的加載步驟中定義出各項(xiàng)邊緣條件，例如在*步加載過程中，模擬工件在特定夾持力作用到特定點(diǎn)位上時(shí)的表現(xiàn)狀態(tài)。在第二加載步驟中，探究當(dāng)工件處于旋轉(zhuǎn)卡盤上作高速旋轉(zhuǎn)時(shí)載荷的變化。第三個(gè)加載步驟則模擬工件在加工過程中的表現(xiàn)狀態(tài)。
圖2在經(jīng)過初步計(jì)算之后，可以對(duì)電網(wǎng)的瓶頸部位進(jìn)行細(xì)化，
以改善模擬結(jié)果表述質(zhì)量。3d概觀圖或動(dòng)畫圖片可以清晰闡
述每一個(gè)加載步驟，說明何種徑向或軸向變形將會(huì)發(fā)生。
超過所述延伸極限的塑性變形非常重要，因?yàn)樗诩庸そY(jié)束之后無法恢復(fù)。此外，可以根據(jù)模擬結(jié)果來評(píng)判采用某種夾持方案是否可以達(dá)到特定的圓度。
模擬不同的夾持效果
采用fem可以對(duì)不同夾持和加工參數(shù)，甚至對(duì)在工件上力的不同導(dǎo)入點(diǎn)位均可進(jìn)行模擬。諸如零位夾持螺栓可以直接擰到工件上的夾持方案也可以被模擬。在這里，fem可以對(duì)螺栓的穩(wěn)定性和工件的變形性做出表述。
通過一則例子可以表明，借助于fem都可以做到什么：allweiler公司是歐洲市場上造船、能源生產(chǎn)和特種工業(yè)領(lǐng)域泵的市場和技術(shù)主導(dǎo)廠家。通過模擬，該企業(yè)可以對(duì)gg25鑄鐵材質(zhì)的驅(qū)動(dòng)籠子的夾持狀況進(jìn)行研究：所要檢驗(yàn)的是迄今為止均采用三道工序加工的泵的驅(qū)動(dòng)部件是否也可以只采用兩道加工。對(duì)此，在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的六鉗擺動(dòng)平衡卡盤上進(jìn)行徑向夾持試驗(yàn)（圖3）。
圖3為了檢測工件的狀況，在工件上設(shè)置一
個(gè)網(wǎng)；此前確定采用六鉗卡盤對(duì)工件進(jìn)行夾持
*次模擬結(jié)果顯示，218f7配合直徑上的圓度誤差（公差范圍為0.048mm）在夾持、高速車削和加工之后達(dá)到了0.054mm，即超出了公差范圍。在第二次模擬試驗(yàn)中提高了轉(zhuǎn)速并對(duì)切削數(shù)據(jù)進(jìn)行了匹配，這次試驗(yàn)則成功了。僅僅通過變動(dòng)加工參數(shù)，即可在現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)夾具上實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)燈具的加工，這確是一個(gè)極大的成本節(jié)約。如果沒有進(jìn)行這樣詳細(xì)的fem分析，則是很難達(dá)到這個(gè)目標(biāo)的。
由于fem總還只是一種理論上的計(jì)算，可以建議在模擬的基礎(chǔ)上進(jìn)行一次實(shí)際的試驗(yàn)。在大多數(shù)情況下，實(shí)際結(jié)果往往不會(huì)偏離所計(jì)算的結(jié)果。但如果是淬火工件或帶有砂皮的鑄件，則在材料上的自夾持有時(shí)會(huì)導(dǎo)致較大的差異。
圖4gg25鑄鐵驅(qū)動(dòng)籠子的紅色區(qū)域在夾持過程中特別受力；
在后續(xù)的模擬試驗(yàn)中，可以對(duì)夾持方案或加工參數(shù)進(jìn)行調(diào)整
克服薄弱環(huán)節(jié)
專門從事夾持技術(shù)和自動(dòng)化的schunk公司擁有一種內(nèi)部專家網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)可以跨項(xiàng)目對(duì)現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)輔助研發(fā)技術(shù)（cae）進(jìn)行協(xié)調(diào)并利用有效的計(jì)算途徑，提煉認(rèn)知，使這些知識(shí)重新被人們所利用。這種有效的工具既可用于夾持技術(shù)上，也可運(yùn)用于自動(dòng)化技術(shù)上。
由于很多用戶自身沒有條件開展模擬，因此schunk公司也向外界提供這種技術(shù)訣竅服務(wù)。通過理論基礎(chǔ)和軟件技術(shù)，工藝訣竅即可融入到與系統(tǒng)和技術(shù)方案打交道的能力中去。用戶從中受益匪淺：他們可以事先發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的薄弱環(huán)節(jié)，并可在模擬的基礎(chǔ)上制訂出具體的設(shè)計(jì)要求和規(guī)范，或者對(duì)夾具與夾持方式進(jìn)行定義。由此可以避免不必要的投資或超尺度系統(tǒng)。模擬可以為提*研發(fā)和生產(chǎn)的效益做出重要的貢獻(xiàn)。