虛擬設(shè)計與制造技術(shù)

1、虛擬設(shè)計與制造技術(shù)一.什么叫虛擬現(xiàn)實技術(shù)？答：虛擬現(xiàn)實是指用計算機生成的一種特殊環(huán)境，人可以通過使用 各種特殊裝置將自己 投射”到這個環(huán)境中，并操作、控制環(huán)境，實 現(xiàn)特殊的目的，即人是這種環(huán)境的主宰。簡述虛擬制造系統(tǒng)分類。答：a.以模型為核心，虛擬制造系統(tǒng)分為：產(chǎn)品模型、過程模型、 活動模型、資源模型。b.虛擬制造的根本目的是利用計算機生產(chǎn)出虛擬產(chǎn)品。實際的制造 系統(tǒng)可以抽象成由物理系統(tǒng)、信息系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成的集合。對應于實際的制造系統(tǒng)，在虛擬制造系統(tǒng)中可以劃分出對應的層次： 虛擬物理系統(tǒng)、虛擬信息系統(tǒng)和虛擬控制系統(tǒng)。根據(jù)不同生產(chǎn)階段 所面對的不同對象，可以將虛擬制造分為 3類：以設(shè)計為核心

2、的虛 擬制造，以生產(chǎn)為核心的虛擬制造和以控制為核心的虛擬制造。以 設(shè)計為核心的虛擬制造，其主要目標是優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計、優(yōu)選工藝和 加工方案；以生產(chǎn)為核心的虛擬制造，其主要目標是優(yōu)化資源，對 選擇工藝進行評價和驗證；以控制為核心的虛擬制造，其目標為優(yōu) 化車間控制的制造過程。二.簡述虛擬設(shè)計技術(shù)含義及分類。答：虛擬設(shè)計技術(shù)是一種新興的多學科研成果交叉技術(shù)。它涉及多 方面的學科研成果與專業(yè)技術(shù)，通過以虛擬現(xiàn)實技術(shù)為基礎(chǔ)，以機械產(chǎn)品為對象，把設(shè)計人員從傳統(tǒng)的感器與多維的信息環(huán)境進行交互，同時利用這項技術(shù)也可以大大地減少實物模型和樣同的制造。虛擬設(shè)計按照配置的檔次可分為兩大類：一種是基于PC機的廉價設(shè)計系統(tǒng)

3、；另一種是基于工作站的高檔產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計系統(tǒng)。雖然是兩種系統(tǒng)，但它們的工作原理是基本相同的。PC機系統(tǒng)，它的優(yōu)勢主要在于價格低廉，對小型虛擬設(shè)計系統(tǒng)的開發(fā)非常適宜， 并且它的用戶廣泛，所以具有良好的市場前景。隨著PC機性能的迅速提高，越來越多的問題完全可以利用 PC機解決，但是由于目 前PC機的發(fā)展仍不夠完善，很難勝任大型復雜產(chǎn)品的虛擬設(shè)計， 因此對于這些復雜產(chǎn)品的虛擬設(shè)計系統(tǒng)，高檔的工作站仍是不可取 代的硬件平臺。虛擬設(shè)計技術(shù)是以計算機輔助設(shè)計（CAD）為基礎(chǔ)，利用虛擬現(xiàn)實 技術(shù)發(fā)展而來的一種新的設(shè)計系統(tǒng)。這種設(shè)計系統(tǒng)按應用情況又可 分為增強的可視化系統(tǒng)和基于虛擬現(xiàn)實的 CAD系統(tǒng)。增強的可視

4、化系統(tǒng)：利用現(xiàn)行的 CAD系統(tǒng)進行建模，通過對數(shù)據(jù)格 式進行適當?shù)霓D(zhuǎn)換輸出虛擬環(huán)境系統(tǒng)。在虛擬的環(huán)境中利用三維的 交互設(shè)備（如頭盔式顯示器、數(shù)據(jù)手套等）在一個 “虛擬”真實的環(huán) 境中，設(shè)計人員對虛擬模型進行各個角度的觀察。基于虛擬現(xiàn)實的CAD系統(tǒng)：利用這樣的技術(shù)用戶可以在虛擬環(huán)境中 進行設(shè)計活動。與純粹的可視化系統(tǒng)相反，這種系統(tǒng)不在使用傳統(tǒng) 的二維交互手段進行建模，而直接進行三維設(shè)計。與增強的可視化 系統(tǒng)相同，利用三維的輸入設(shè)備，與虛擬環(huán)境進行交互。三.簡述虛擬制造技術(shù)的含義、應用及意義。答：含義：虛擬制造技術(shù)(virtual manufacturingtechnology', VMT

5、) 是一門以計算機仿真技術(shù)、制造系統(tǒng)與加工過程建模理論、VR技術(shù)、分布式計算理論、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)等為理論基礎(chǔ)，研究如何在計 算機網(wǎng)絡(luò)環(huán)境及虛擬現(xiàn)實環(huán)境下，利用制造系統(tǒng)各層次及各環(huán)節(jié)的 數(shù)字模型，完成制造系統(tǒng)整個過程的計算與仿真的技術(shù)。應用：1.虛擬企業(yè)。虛擬企業(yè)建立的一個重要原因是，各企業(yè)本身 無法單獨滿足市場需求，迎接市場挑戰(zhàn)。因此，為了快速響應市場 的需求，圍繞新產(chǎn)品開發(fā)，利用不同地域的現(xiàn)有資源、不同的企業(yè) 或不同地點的工廠，重新組織一個新公司。該公司在運行之前，必 須分析組合是否最優(yōu)，能否協(xié)調(diào)運行，并對投產(chǎn)后的風險、利益分 配等進行評估。這種聯(lián)作公司稱為虛擬公司，或者叫動態(tài)聯(lián)盟，是 一

6、種虛擬企業(yè)，它是具有集成性和實效性兩大特點的經(jīng)濟實體。在面對多變的市場需求時，虛擬企業(yè)具有加快新產(chǎn)品開發(fā)速度、提 高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、快速響應用戶需求、縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周 期等優(yōu)點。因此，虛擬企業(yè)是快速響應市場需求的部隊，能在商戰(zhàn) 中為企業(yè)把握機遇。2 .虛擬產(chǎn)品設(shè)計。飛機、汽車的設(shè)計過程中，會遇到一系列問題， 如：其形狀是否符合空氣動力學原理，內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局是否合理，等 等。在復雜管道系統(tǒng)設(shè)計中，采用虛擬技術(shù)，設(shè)計者可以進入其中”進行管道布置，并可檢查能否發(fā)生干涉。美國波音公司投資上億美 元研制波音噴氣式客機，僅用一年多時間就完成了研制，一次試飛 成功，投入運營。波音公司分散在世界各地的技術(shù)

7、人員可以從客機 數(shù)以萬計的零部件中調(diào)出任何一種在計算機上觀察、研究、討論， 所有零部件均是三維實體模型。可見虛擬產(chǎn)品設(shè)計給企業(yè)帶來的效 益。3 .虛擬產(chǎn)品制造。應用計算機仿真技術(shù)，對零件的加工方法、工序 順序、工裝和工藝參數(shù)的選用以及加工工藝性、裝配工藝性等均可 建模仿真，可以提前發(fā)現(xiàn)加工缺陷，提前發(fā)現(xiàn)裝配時出現(xiàn)的問題， 從而能夠優(yōu)化制造過程，提高加工效率。4 .虛擬生產(chǎn)過程。產(chǎn)品生產(chǎn)過程的合理制定，人力資源、制造資源、 物料庫存、生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計等，均可通過計算機仿 真進行優(yōu)化；同時還可對生產(chǎn)系統(tǒng)進行可靠性分析。對生產(chǎn)過程的 資金和產(chǎn)品市場進行分析預測。從而對人力資源、制造資源進行合 理配置，對縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期、降低成本意義重大。意義：1.提供關(guān)鍵的設(shè)計和管理決策對生產(chǎn)成本、周期和能力的影 響信息，以便正確處理產(chǎn)品性能與制造成本、生產(chǎn)進度和風險之間 的