加工过程仿真是数控加工在虚拟环境中的映射,它集制造技术、机床数控理论、计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)和建模与仿真技术于一体,能为产品的可制造性分析提供依据。本文在研究国内外虚拟制造发展状况的基础上,提出了虚拟加工过程仿真环境的体系结构,对其建造关键技术进行了研究,建立了三轴虚拟数控铣床几何模型。本文开发出了三维虚拟加工环境系统,加工环境由机床、工件、刀具构成,采用OpenGL对它们进行造型,各部件模型的具体表述应包含三维几何信息和拓扑信息,几何信息用来决定模型的形状、大小和位置;拓扑信息用来表示模型间的坐标及装配关系。设备建模主要分形状定义、数据结构、约束条件三个方面。在研究多种三维数据结构的基础上,根据数控加工的特点和要求,研究和制订毛坯离散的数据结构。本系统中所采用的离散矢量数据模型,在加工过程中该数据结构能稳定、准确地表示工件的逐步成型过程,记录有关的加工信息克服了实体建模方法需进行大量求交计算和图像空间方法无法对加工结构进行旋转、放缩操作,无法进行精确的误差检验等缺陷,大大提高了所开发软件的实用性。所研究的加工仿真算法,实现了在虚拟加工环境中的加工过程仿真。其中的设备单元为一个三坐标虚拟数控铣床,环境在NC代码的驱动下运行,在加工过程中以不同的视角观察加工过程中加工中的部件运动、零件和型腔的逐步成型过程,检查是否有碰撞或干涉现象,记录并存储加工过程的信息。该系统的仿真效果具有真实感强,实时性好的优点,可用于对设计的产品进行可加工性判断和NC的正确性检验。