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1. 研究目的与意义

在机械产品的设计过程中，传统的设计与制造流程，首先是概念设计、方案论证和产品的详细设计，然后制造样机进行试验。当通过试验发现缺陷时，就要返回修改设计并再进行样机验证。只有通过反复的设计一试验一设计过程，产品才能达到要求的性能。在目前竞争激烈的市场背景下，基于物理样机的设计过程严重地制约了产品质量的提高、成本的降低和对市场的占有。基于虚拟样机技术的机构运动仿真，可以模拟机构真实运动，分析运动特点，在计算机环境下，运用运动分析软件进行运动干涉分析，以验证设计的合理性。

激光切割属于热切割，是利用聚集的高功率密度激光束照射工件，使被照射工件的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时利用同轴的高速气流吹去熔融物质，最终实现将工件分离的效果。激光切割作为一种精密的加工方法，几乎可以切割所有的材料，包括薄金属板的二维切割或三维切割，因此具有广泛的应用。激光切割机的结构是为了配合激光头的运行轨迹从而达到加工的目的。

2. 国内外研究现状分析

国内研究概况：

1994年湖南大学激光研究所研制成功国内第一台析架式折叠准封离型切割与焊接激光器，并获得国家发明专利。

2003年3月，中科院长春光机与物理研究所研制的数控激光管材加工设备，改变了我国石油行业依赖进口设备加工管材的局面。这标志着我国制造先进装备的能力已达到国际先进水平。

3. 研究的基本内容与计划

主要任务：

通过学习了解激光机的结构设计要求；学习并掌握计算机辅助设计软件，在辅助设计软件中完成激光机的虚拟样机设计；在计算机环境下完成样机的装配；并配合运动分析模块对激光机进行运动模拟，和干涉检查，完成运动参数分析。

时间安排：

4. 研究创新点

特色：虚拟装配技术是在虚拟设计环境下，来完成三维实体模型的最终设计。它是按照一定的约束条件或连接方式，将各零件组织成一个整体并能满足设计功能的过程。而这个经过虚拟装配后的模型总是要满足特定的功能，因此溶入仿真技术以此来评估和优化模型。通过使用UG软件来对它进行仿真分析，能够模拟真实环境中的工作状况并对它进行分析和判断，以极早发现设计缺陷和潜在的失败可能，提前进行改善和修正，从而减少后期修改的代价，缩短设计周期，以适应日趋激烈的市场竟争和变化迅速的市场需求。

创新：激光切割机的运动仿真系统实现了该机构的运动状态的数字化仿真，即将该机构的复杂形体展现在计算机屏幕上，并加以驱动使整个机构运转起来，再现激光切割机在各个时刻的运动状态，完成激光切割机研究领域内的科学计算可视化工作。运用UG的机构运动仿真功能对槽轮机构进行仿真，具有很多优越性,它不但能使机构的造型形象化可视化,而且也使整个仿真过程更加准确、形象、生动，实现激光切割机的自动化设计，消除了传统设计中许多弊端。