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机械虚拟制造技术论文

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  • 卖家[上传人]:jiups****uk12
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    • 1、(论文) 本 科 生 课 题 设 计(论文)( 2012届) 题目:现代虚拟制造技术的技术简介以及应用 学生姓名 学号 2008 专业班级 机械082 学院名称 工程学院 指导老师 2011年11月11日现代虚拟制造技术的技术简介以及应用摘 要:随着计算机技术的迅猛发展,虚拟现实环境的完善,虚拟制造已能对加工制造过程进行物理仿真,虚拟制造技术主要给人提供视觉、听觉信息,达到“所见即所得”的效果。也就是说在计算机上看到的3D图形、制造过程将分别是现实制造出的实物、现实的制造过程。 关键词:虚拟制造技术 虚拟化现实应用 先进性制造 Abstract: Along with the rapid development of computer technology and the virtual reality environmental improvement, virtual manufacturing can already for the processing manufacture process simulation. The virtual manufacturing techn

      2、ology mainly provide visual, auditory information, to achieve wysiwyg the effect. That is to say, in computer saw on 3D graphics, manufacturing process will respectively is reality creating physical, reality of manufacturing process.Keywords: virtual manufacturing,virutal reality,advanced manufacturing technology引言制造业为了在竞争激烈的全球市场求得生存和发展,必须能够更好地满足市场所提到的T、Q、C、S要求,既要以最短的产品开发周期,最优质的产品质量,最低廉的制造成本和最好的技术支持和售后服务来赢得市场和用户。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灵敏的反应,并及时地对自身的生产做出

      3、合理的调整与重新规划。计算机软硬件技术以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实际90年代中期有许多新概念、新观点应运而生,虚拟制造就是其中之一,它代表了一种全新的制造体系和模式。在虚拟制造中,铲平开发是基于数字化的虚拟产品开发方式,以用户的需求为第一驱动,并将用户需求转化为最终产品的各种功能特征。VPD保证了产品开发的效率和质量,提高了企业的快速响应和市场开拓能力。目录现代虚拟制造技术的技术简介以及应用2摘 要:2关键词:2引言21.虚拟制造技术简介42.虚拟制造技术的特点43.虚拟制造的应用领域44.虚拟制造技术的分类55.虚拟制造技术的种类5(1)以设计为中心的虚拟制造5(2)以生产为中心的虚拟制造6(3)以控制为中心的虚拟制造66.虚拟制造关键技术66.1.虚拟制造关键技术66.2.虚拟制造技术的建模技术76.3.虚拟制造使能技术87.虚拟制造的应用88.虚拟制造与其他先进制造技术的关系99.虚拟制造技术的发展现状1010.小结101. 虚拟制造技术简介虚拟制造技术(Virtual Manufacturing Technology,or VMT

      4、)是以虚拟现实和仿真技术为基础,对产品的设计、生产过程统一建模,在计算机上实现产品从设计、加工和装配、检验、使用整个生命周期的模拟和仿真。这样,可以在产品的设计阶段就模拟出产品及其性能和制造过程,以此来优化产品的设计质量和制造过程,优化生产管理和资源规划,以达到产品开发周期和成本的最小化,产品设计质量的最优化和生产效率最高化1,从而形成企业的市场竞争优势。2. 虚拟制造技术的特点虚拟制造是集计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)和计算机辅助工艺设计(CAPP)于一体的技术,它是在计算机中完成制造过程的。正因为如此,虚拟制造具有下述主要特点。虚拟制造的制造模型是一个计算机模型,完成这一制造过程的主要工作集中在模型的建立过程上,一旦这个模型建立完成,就可以不断与之进行交互,模拟各种情况的生产和制造过程。模型的可反复修改性是虚拟制造过程有别于实际制造过程的一个最主要的特点,也正是这一特点使得虚拟制造可以根据不同情况快速的更改设计、工艺和生产过程,从而大幅度压缩新产品的开发时间,提高制造质量,降低成本。虚拟制造的另一个特点是它可以是分布式的,完成虚拟制造的人员和设备在空间上可以是相

      5、互分离的,不同地点的技术人员可以通过网络来协同完成同一个虚拟制造过程。此外,虚拟制造还可以是一个并行的过程,产品设计、加工过程和装配过程的仿真可以同时进行,大大加快了产品设计过程,减少新产品的试制时间。3. 虚拟制造的应用领域虚拟现实技术在制造领域中的应用主要有以下几方面:(1) 虚拟原型和产品设计,即在计算机中设计虚拟的产品或零部件。(2) 生产过程仿真(优化、调度),即对车间或工段的生产过程进行仿真优化。(3) 设备仿真,即对机器人等生产设备进行离线仿真,动态特性分析和模拟。(4) 物流仿真,即物流规划,对AGV(自动搬运设备)进行仿真。(5) 装配过程仿真。(6) 复杂数据的可视化,数值模拟计算结果的可视化输出。(7) 设备的远程操作,用计算机网络将空间上分散的设备结合起来,进行集成管理运行,遥控制造。(8) 增强通讯效果。(9) 操作培训。4. 虚拟制造技术的分类产品的虚拟设计技术。面向产品的原理、结构和性能的设计、分析、模拟和评测,以优化产品本身的性能、成本为目标。产品的虚拟制造技术。面向产品制造过程模拟、检验和优化,检验产品的可制造性、加工方法和工艺的合理性,以优化产品的制

      6、造工艺过程、保证产品的制造质量、制造周期和最低的制造成本为目标。虚拟制造系统。着重于生产过程的规划、组织管理、资源调度、物流、信息流等的建模、仿真与优化。如虚拟企业、虚拟研发中心等。虚拟制造技术是CADCAECAMCAPP和仿真技术的更高阶段。利用虚拟现实技术、仿真技术等在计算机上建立起的虚拟制造环境是接近人们自然活动的一种“自然”环境,人们的视觉、触觉和听觉都与实际环境接近。人们在这样环境中进行产品的开发,可以充分发挥技术人员的想象力和创造能力,相互协作发挥集体智慧,大大提高产品开发的质量和缩短开发周期。5. 虚拟制造技术的种类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,对数字化铲平模型进行仿真与分析、优化,进行产品的结构性能、运动学、热力学方面的分析和装配性分析,以获得对产品的设计评估与性能预测结果。特点:在设计阶段为设计人员提供制造信息;使用基于制造的

      7、仿真以优化产品和工艺的设计;通过“在计算机上制造”产生多个“软”样机 。主要目标:评价可制造性主要技术支持:特征造型;面向数学模型设计;加工过程仿真技术。应用领域:造型设计 热力学分析 运动学分析 动力学分析 容差分析 加工过程仿真 (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,对不同的加工过程以及组合进行优化。它对产品的“可生产性”进行分析评价,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和调度进行合理化决策。主要目标:将仿真能力用于制造过程模型,以便低费用、快速地评价不同的工艺方案;用于资源需求规划、生产计划的产生及评价的环境 。主要目标:评价可生产性 主要技术支持:特征造型;面向数学模型设计;加工过程仿真技术。应用领域:工厂或产品的物理布局 生产计划的编排(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。但它们都以计算机建模、仿真技术为一个重

      8、要的实现手段,通过对制造过程进行统一建模,对仿真支持设计过程、模拟制造过程,进行成本估算和生产调度。特点:将仿真加到控制模型和实际处理中;可“无缝”地仿真使得实际生产周期期间不间断地优化。主要技术支持:对离散制造-基于仿真的实时动态调度;对连续制造基于仿真的最优控制 6. 虚拟制造技术简介1.2.3.4.5.1.2.3.4.5.6.6.1. 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

      9、. 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2。 1.2.3.4.5.6.6.1.6.2. 虚拟制造技术的建模技术虚拟加工是现实加工过程在计算机上的映射,与真实制造过程相比,具有虚拟性、数字化集成性、依赖性。虚拟加工系统的建立必须基于现实的制造设备及其相关活动,并且可以随着制造设备的改变对虚拟加工系统进行变更。虚拟加工环境建模是真实加工环境在数字化世界中的映射。产品的实际加工环境包括加工设备、工装夹具及其加工刀具等,因此在虚拟加工环境中需要建立相应的加工设备模型、夹具模型、刀具模型及工件模型,使得虚拟加工环境能够依据用户输入

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