先进制造技术论文21

先进制造技术论文21先进制造技术题目：虚拟制造技术及应用姓名：学号：专业：机械工程日期：2014年01月

虚拟制造技术及应用摘要:阐述了虚拟制造技术的定义、特点及种类,在此基础上对虚拟建模技术进行了详细的分析,并对虚拟制造的应用和前景进行了探讨。关键词:虚拟制造;虚拟现实;仿真制造业为了在竞争激烈的全球市场求得生存与发展,必须能够更好地满足市场所提出的T、Q、C、S要求,即要以最短的产品开发周期(Time),最优质的产品质量(Quality),最低廉的制造成本(Cost)和最好的技术支持与售后服务(Service)来赢得市场与用户。面对不可预测、持续发展、快速多变的市场需求,企业的生产活动必须具有高度的柔性。为了提高竞争能力,企业应当能够对市场需求的变化作出快速敏捷的反应,并及时地对自身的生产作出合理的调整与重新规划。计算机软硬件技术及网络技术的迅速发展为实现这一目标提供了强有力的支持。基于这些因素,20世纪90年代中期有许多新概念、新观点应运而生,虚拟制造(VirtualManufacture)就是其中之一,它代表了一种全新的制造体系和模式。在虚拟制造中,产品开发是广义的制造过程不仅包括了产品的设计加工、装配,还包含了对企业生产活动的组织与控制。从这个观点出发,可以把虚拟制造划分为三类:以设计为中心的虚拟制造、以生产为中心的虚拟制造和以控制为中心的虚拟制造。(1)以设计为中心的虚拟制造。以设计为中心的虚拟制造强调以统一制造信息模型为基础,对数字化产品模型进行仿真与分析、优化,进行产品的结构性能、运动学、动力学、热力学方面的分析和可装配性分析,以获得对产品的设计评估与性能预测结果。(2)以生产为中心的虚拟制造。以生产为中心的虚拟制造是在企业资源的约束条件下,对企业的生产过程进行仿真,对不同的加工过程及其组合进行优化。它对产品的“可生产性”进行分析与评价,对制造资源和环境进行优化组合,通过提供精确的生产成本信息对生产计划与调度进行合理化决策。(3)以控制为中心的虚拟制造。以控制为中心的虚拟制造是将仿真技术引入控制模型,提供模拟实际生产过程的虚拟环境,使企业在考虑车间控制行为的基础上对制造过程进行优化控制。以上三种虚拟制造分别侧重于制造过程的不同方面.但它们以计算机建模、仿真技术为一个重要的实现手段,通过对制造过程进行统一建模,用仿真支持设计过程、模拟制造过程,进行成本估算和生产调度。三虚拟制造关键技术(1)特征建模的建立:建立包含工艺信息的特征模型,为以后的工艺分析、加工等过程创造条件。(2)企业间产品数据交换:在由动态联盟共同完成新产品开发的条件下,必须以产品数据交换标准(STEP、IGES等)来保证企业间信息的集成。(3)快速原型制造软硬件系统:快速原型制造系统使工程人员在制造前就能看到产品,从而改进设计。也可直接用于快速制造少量的零件或模具。改进材料、工艺及软件来提高产品的精度。(4)加工能力模型/生产能力模型建立:根据企业的加工设备信息建立加工能力模型,进一步还可以根据企业的其他资源信息建立生产能力模型。生产能力模型是产品零件可制造性分析、加工单元布局以及制造成本估算、生产能力平衡、优化生产布局、优化调度方案的依据。(5)产品零件的可制造性分析及计算机辅助工艺规划:根据零件的特征信息以及制造资源模型进行可制造性分析,确定加工路线、步骤和参数。(6)制造过程的动态描述:根据工艺规划所确定的加工路线以及制造资源用动画形式描述制造过程,用以检查过程及物流、对环境影响的合理性。(7)NC代码自动生成:根据包含特征信息的零件模型及工艺规划信息来实现零件的NC代码自动生成并提供加工时间等参数,为加工仿真,成本分析等后续过程提供依据。(8)制造成本估算:根据制造过程所占用的资源、加工时间等信息进行制造成本估算。(9)验证与测试系统:借助于虚拟现实及人-机工程对产品的可靠性、可操作性、可维护性等进行评估。四虚拟制造的应用虚拟制造在工业发达国家,如美国、德国、日本等已得到了不同程度的研究和应用。在这一领域,美国处于国际研究的前沿。福特汽车公司和克莱斯勒汽车公司在新型汽车的开发中已经应用了虚拟制造技术,大大缩短了产品的发布时间。波音公司设计的777型大型客机是世界上首架以三维无纸化方式设计出的飞机.它的设计成功已经成为虚拟制造从理论研究转向实用化的一个里程碑。在我国,清华大学、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学等科研教学单位也已经开展了这一领域的研究工作。当前我国虚拟制造应用的重点研究方向是基于我国国情,进行产品的三维虚拟设计、加工过程仿真和产品装配仿真,主要是研究如何生成可信度高的产品虚拟样机,在产品设计阶段能够以较高的置信度预测所设计产品的最终性能和可制造性。在对产品性能具有高科技含量要求的行业中,如航空航天、军事、精密机床、微电子等领域,随着研究的不断深入和相关技术的发展,虚拟制造必将得到日益广泛的应用。五小结基于产品的数字化模型,应用先进的系统建模和仿真优化技术,虚拟制造实现了从产品的设计、加工、制造到检验全过程的动态模拟,并对企业的运作进行了合理的决策与最优控制。虚拟制造以产品的“软”模型(SoftPrototype)取代了实物样机,通过对模型的模拟测试进行产品评估,能够以较低的生产成本获得较高的设计质量,缩短了产品的发布周期,提高了企业生产效率.企业的生产因为虚拟制造技术的应用而具有了高度的柔性化和快速的市场反应能力,因而市场竞争能力大大增强.作为一种先进的制造模式,虚拟制造的应用范围必然会不断扩大,给更多的企业带来更大的收益。参考文献[1]严隽琪,等.虚拟制造系统的体系结构研究[J].机械工业自动化,1999,21(2).[2]柳卓之,等.面向产品生命周期的虚拟制造开发系统结构[J].机械工业自动化,1999,21(2).[3]李东旭.基于虚拟制造技术的液压大阪拉伸装备的研究[D].吉林