虚拟制造技术

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1、虚拟制造技术·虚拟现实技术·虚拟制造技术的内涵·虚拟制造技术的体系结构·虚拟制造技术的分类·虚拟制造技术中的使能技术·虚拟制造技术中的关键技术·虚拟制造技术的应用一.虚拟制造技术的定义：是一门以计算机仿真技术、制造系统与加工过程建模理论、VR技术、分布式计算理论、产品数据管理技术等为理论基础，研究如何在计算机网络环境及虚拟现实环境下，利用制造系统各层次及各环节的数字模型，完成制造系统整个过程的计算与仿真的技术.虚拟制造技术（virtualmanufacturingtechnology，VMT）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

2、，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，从而形成企业的市场竞争优势。如波音777，其整机设计、部件测试、整机装配以及各种环境下的试飞均是在计算机上完成的，其开发周期从过去的8年缩短到5年；Chrycler公司与IBM合作开发在虚拟制造环境用于其新型车的研制，在样车生产之前，即发现其定位系统及其他许多设计有缺陷，从而缩短了研制周期。

3、尽管虚拟制造技术的出现只有短短的几年时间，虚拟制造的应用将会对未来制造业的发展产生深远的影响。二.以模型为核心：产品模型、过程模型、活动模型、资源模型产品模型：产品信息在计算机上的表示过程模型：设计过程、工艺规划过程、加工制造过程,装配过程、性能分析过程活动模型：对企业生产组织和经营活动建立的模型资源模型：对企业人力、物力建立的模型以模型信息集成为根本：产品模型、过程模型、活动模型、资源模型之间的信息集成以高逼真度仿真为特色：仿真结果的高可信度，以及人与这个虚拟制造环境的交互的自三.利用VM技术不仅可以减少新产品的投资，而且可以大大缩短产品的开发周期，

4、从而对难以预测、持续变化的市场需求作出快速响应，虚拟制造系统不消耗资源和能量，也不生产产品，而且是模拟产品的设计、开发与实现过程，它具有以下特征：v功能一致性v结构相似性v组织的灵活性v集成化v智能化虚拟制造与实际制造v实际制造系统（RMS）是物质流、信息流在控制流的协调和控制下，在各个层次上进行相应的决策，实现从投入到产出的有效转变，其中物质流和信息流的协调工作是主体。v虚拟制造系统（VMS）是在分布式协同工作等多学科技术支持的虚拟环境下的现实制造系统的映射。v虚拟制造系统是实际制造系统的抽象，实际制造系统是虚拟制造系统的实例。v可简单标识为：vRM

5、S=RPS+RIS+RCSVMS=VPS+VIS+VCS四.根据所涉及的范围不同，可将虚拟制造分成三类：v以设计为核心的虚拟制造（design-centeredVM）v以生产为核心的虚拟制造（production-centeredVM）v以控制为核心的虚拟制造（control-centeredVM）以设计为中心特点·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

6、析容差分析加工过程仿真以生产为中心特点·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·虚拟现实·嵌入式仿真应用领域§工厂或产品的物理布局 传统制造：主要考虑空间 虚拟制造：总体协调、优化动态过程,人、环境、效率§生产计划的编排传统制造：静态、确定型虚拟制造：动态、随机型以控制为中心特点·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五.虚

7、拟制造的使能技术多通道交互虚拟环境建模产品建模数据转换与处理网络环境下知识获取与建库基于VR的计算可视化六.虚拟制造的关键技术1.虚拟设计与装配技术虚拟产品形状设计虚拟装配/拆卸设计与优化虚拟样机具有力觉的虚拟装配2.虚拟产品实现技术虚拟加工远程机器人操作与监控虚拟测量技术基于表面质量分析的切削参数选择3.虚拟检测与评价技术虚拟表面接触刚度分析刀位轨迹检查及碰撞干涉检验工艺过程规划与仿真基于应力的加工质量评价装配信息建模4.虚拟实验技术虚拟试验的物理建模虚拟试验的运行平台虚拟测试虚拟样机的性能评价5.虚拟生产技术虚拟生产线/车间实时三维布局生产线/车间

8、生产过程虚拟基于制造VR的网络化分散仿真与评价七.虚拟制造技术在生产制造上的应用1.基于VR技