先進(jìn)制造技術(shù)論文21

先進(jìn)制造技術(shù)論文21先進(jìn)制造技術(shù)題目：虛擬制造技術(shù)及應(yīng)用姓名：學(xué)號(hào)：專業(yè)：機(jī)械工程日期：2014年01月

虛擬制造技術(shù)及應(yīng)用摘要:闡述了虛擬制造技術(shù)的定義、特點(diǎn)及種類,在此基礎(chǔ)上對(duì)虛擬建模技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析,并對(duì)虛擬制造的應(yīng)用和前景進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞:虛擬制造;虛擬現(xiàn)實(shí);仿真制造業(yè)為了在競(jìng)爭(zhēng)激烈的全球市場(chǎng)求得生存與發(fā)展,必須能夠更好地滿足市場(chǎng)所提出的T、Q、C、S要求,即要以最短的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期(Time),最優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量(Quality),最低廉的制造成本(Cost)和最好的技術(shù)支持與售后服務(wù)(Service)來(lái)贏得市場(chǎng)與用戶。面對(duì)不可預(yù)測(cè)、持續(xù)發(fā)展、快速多變的市場(chǎng)需求,企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)必須具有高度的柔性。為了提高競(jìng)爭(zhēng)能力,企業(yè)應(yīng)當(dāng)能夠?qū)κ袌?chǎng)需求的變化作出快速敏捷的反應(yīng),并及時(shí)地對(duì)自身的生產(chǎn)作出合理的調(diào)整與重新規(guī)劃。計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)提供了強(qiáng)有力的支持。基于這些因素,20世紀(jì)90年代中期有許多新概念、新觀點(diǎn)應(yīng)運(yùn)而生,虛擬制造(VirtualManufacture)就是其中之一,它代表了一種全新的制造體系和模式。在虛擬制造中,產(chǎn)品開(kāi)發(fā)是廣義的制造過(guò)程不僅包括了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)加工、裝配,還包含了對(duì)企業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的組織與控制。從這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā),可以把虛擬制造劃分為三類:以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造、以生產(chǎn)為中心的虛擬制造和以控制為中心的虛擬制造。(1)以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造。以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造強(qiáng)調(diào)以統(tǒng)一制造信息模型為基礎(chǔ),對(duì)數(shù)字化產(chǎn)品模型進(jìn)行仿真與分析、優(yōu)化,進(jìn)行產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)方面的分析和可裝配性分析,以獲得對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)評(píng)估與性能預(yù)測(cè)結(jié)果。(2)以生產(chǎn)為中心的虛擬制造。以生產(chǎn)為中心的虛擬制造是在企業(yè)資源的約束條件下,對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行仿真,對(duì)不同的加工過(guò)程及其組合進(jìn)行優(yōu)化。它對(duì)產(chǎn)品的“可生產(chǎn)性”進(jìn)行分析與評(píng)價(jià),對(duì)制造資源和環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化組合,通過(guò)提供精確的生產(chǎn)成本信息對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度進(jìn)行合理化決策。(3)以控制為中心的虛擬制造。以控制為中心的虛擬制造是將仿真技術(shù)引入控制模型,提供模擬實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的虛擬環(huán)境,使企業(yè)在考慮車間控制行為的基礎(chǔ)上對(duì)制造過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化控制。以上三種虛擬制造分別側(cè)重于制造過(guò)程的不同方面.但它們以計(jì)算機(jī)建模、仿真技術(shù)為一個(gè)重要的實(shí)現(xiàn)手段,通過(guò)對(duì)制造過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)一建模,用仿真支持設(shè)計(jì)過(guò)程、模擬制造過(guò)程,進(jìn)行成本估算和生產(chǎn)調(diào)度。三虛擬制造關(guān)鍵技術(shù)(1)特征建模的建立:建立包含工藝信息的特征模型,為以后的工藝分析、加工等過(guò)程創(chuàng)造條件。(2)企業(yè)間產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換:在由動(dòng)態(tài)聯(lián)盟共同完成新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的條件下,必須以產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)(STEP、IGES等)來(lái)保證企業(yè)間信息的集成。(3)快速原型制造軟硬件系統(tǒng):快速原型制造系統(tǒng)使工程人員在制造前就能看到產(chǎn)品,從而改進(jìn)設(shè)計(jì)。也可直接用于快速制造少量的零件或模具。改進(jìn)材料、工藝及軟件來(lái)提高產(chǎn)品的精度。(4)加工能力模型/生產(chǎn)能力模型建立:根據(jù)企業(yè)的加工設(shè)備信息建立加工能力模型,進(jìn)一步還可以根據(jù)企業(yè)的其他資源信息建立生產(chǎn)能力模型。生產(chǎn)能力模型是產(chǎn)品零件可制造性分析、加工單元布局以及制造成本估算、生產(chǎn)能力平衡、優(yōu)化生產(chǎn)布局、優(yōu)化調(diào)度方案的依據(jù)。(5)產(chǎn)品零件的可制造性分析及計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃:根據(jù)零件的特征信息以及制造資源模型進(jìn)行可制造性分析,確定加工路線、步驟和參數(shù)。(6)制造過(guò)程的動(dòng)態(tài)描述:根據(jù)工藝規(guī)劃所確定的加工路線以及制造資源用動(dòng)畫(huà)形式描述制造過(guò)程,用以檢查過(guò)程及物流、對(duì)環(huán)境影響的合理性。(7)NC代碼自動(dòng)生成:根據(jù)包含特征信息的零件模型及工藝規(guī)劃信息來(lái)實(shí)現(xiàn)零件的NC代碼自動(dòng)生成并提供加工時(shí)間等參數(shù),為加工仿真,成本分析等后續(xù)過(guò)程提供依據(jù)。(8)制造成本估算:根據(jù)制造過(guò)程所占用的資源、加工時(shí)間等信息進(jìn)行制造成本估算。(9)驗(yàn)證與測(cè)試系統(tǒng):借助于虛擬現(xiàn)實(shí)及人-機(jī)工程對(duì)產(chǎn)品的可靠性、可操作性、可維護(hù)性等進(jìn)行評(píng)估。四虛擬制造的應(yīng)用虛擬制造在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家,如美國(guó)、德國(guó)、日本等已得到了不同程度的研究和應(yīng)用。在這一領(lǐng)域,美國(guó)處于國(guó)際研究的前沿。福特汽車公司和克萊斯勒汽車公司在新型汽車的開(kāi)發(fā)中已經(jīng)應(yīng)用了虛擬制造技術(shù),大大縮短了產(chǎn)品的發(fā)布時(shí)間。波音公司設(shè)計(jì)的777型大型客機(jī)是世界上首架以三維無(wú)紙化方式設(shè)計(jì)出的飛機(jī).它的設(shè)計(jì)成功已經(jīng)成為虛擬制造從理論研究轉(zhuǎn)向?qū)嵱没囊粋€(gè)里程碑。在我國(guó),清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等科研教學(xué)單位也已經(jīng)開(kāi)展了這一領(lǐng)域的研究工作。當(dāng)前我國(guó)虛擬制造應(yīng)用的重點(diǎn)研究方向是基于我國(guó)國(guó)情,進(jìn)行產(chǎn)品的三維虛擬設(shè)計(jì)、加工過(guò)程仿真和產(chǎn)品裝配仿真,主要是研究如何生成可信度高的產(chǎn)品虛擬樣機(jī),在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段能夠以較高的置信度預(yù)測(cè)所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的最終性能和可制造性。在對(duì)產(chǎn)品性能具有高科技含量要求的行業(yè)中,如航空航天、軍事、精密機(jī)床、微電子等領(lǐng)域,隨著研究的不斷深入和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,虛擬制造必將得到日益廣泛的應(yīng)用。五小結(jié)基于產(chǎn)品的數(shù)字化模型,應(yīng)用先進(jìn)的系統(tǒng)建模和仿真優(yōu)化技術(shù),虛擬制造實(shí)現(xiàn)了從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、加工、制造到檢驗(yàn)全過(guò)程的動(dòng)態(tài)模擬,并對(duì)企業(yè)的運(yùn)作進(jìn)行了合理的決策與最優(yōu)控制。虛擬制造以產(chǎn)品的“軟”模型(SoftPrototype)取代了實(shí)物樣機(jī),通過(guò)對(duì)模型的模擬測(cè)試進(jìn)行產(chǎn)品評(píng)估,能夠以較低的生產(chǎn)成本獲得較高的設(shè)計(jì)質(zhì)量,縮短了產(chǎn)品的發(fā)布周期,提高了企業(yè)生產(chǎn)效率.企業(yè)的生產(chǎn)因?yàn)樘摂M制造技術(shù)的應(yīng)用而具有了高度的柔性化和快速的市場(chǎng)反應(yīng)能力,因而市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力大大增強(qiáng).作為一種先進(jìn)的制造模式,虛擬制造的應(yīng)用范圍必然會(huì)不斷擴(kuò)大,給更多的企業(yè)帶來(lái)更大的收益。參考文獻(xiàn)[1]嚴(yán)雋琪,等.虛擬制造系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)研究[J].機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化,1999,21(2).[2]柳卓之,等.面向產(chǎn)品生命周期的虛擬制造開(kāi)發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[J].機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化,1999,21(2).[3]李東旭.基于虛擬制造技術(shù)的液壓大阪拉伸裝備的研究[D].吉林