虚拟制造技术在吸尘器制造中的应用.doc

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1、虚拟制造技术在吸尘器制造中的应用该文简要介绍了面向机械设计制造过程的虚拟制造技术的特点和应用方法，分析了应用中的主要技术环节和技术方法，并阐述了如何应用虚拟制造技术提高生产企业的经济效益。如何在虚拟原型产品的设计中，应用三维设计造型工具进行产品的外形和结构的布局设计。应用ADAMS系统的动力学仿真结果对产品结构进行了改进设计，解决了尾杆滚轮的运动不平衡问题。应用HSCAESmart5.0系统对塑料外壳进行了注塑成形过程模拟分析，优化了注射成形工艺，避免了成形缺陷，提高了产品的性能，缩短了设计制造周期。1概述在现代先进制造技术中，虚拟制造技术正获得广泛的实际应用。随着计算机技术

2、的进步，从最初的计算机辅助设计(CAD)到后来的CAX/DFX(CAD、CAM、CAE、CAPP、DFA、DFM、DFC、DFS、DFD等)技术，先进制造系统的技术体系日臻完善，虚拟制造技术(VM)在机械制造加工当中受到人们的普遍关注。它可以大大减少产品的设计周期和提高产品的生产效率。这也是成为近年来提到比较多的数字制造。特别是在最近几年以来，在虚拟制造技术中融入了不少的智能技术，如人机工程学、神经网络技术等，使得整个系统更为灵活，更为人性化。近年来更是提出了“虚拟样机”的概念，将软件和硬件统一起来，这些都将整个产品的制造和开发提高到了一个相当高的水平。1)虚拟制造技术的分类

3、虚拟制造技术实际上可以分为很多类，如仿真流体流动的虚拟技术、机构运动学仿真技术、有限元仿真技术、人机工程学虚拟环境的仿真技术，以及机械数字控制加工的虚拟制造技术等等。这些技术的共同点都在于使用了当今世界上最为先进的计算机软件技术，特别是图形学方面的技术，从最初的二维到后来的二维半以及目前的三维技术，通过使用计算机图形学中的各种可视化技术，以及目前计算机软件中先进的对象编程技术、网络数据库技术等，将现实世界中的加工过程在计算机中得以重新实现图1虚拟仿真的分类2)虚拟原型技术随着虚拟仿真，制造技术的发展，近年来又提出了虚拟原型的技术或虚拟样机技术。虚拟原型就是一种计算机模型，而这

4、种模型就是用于进行虚拟仿真和测试的一种体系结构。使用虚拟原型来进行设计和测试有诸多好处：①计算机化的虚拟原型能够提供代表客观事实的物理设备的所有机械，物理等可见的各种功能特性。②虚拟原型可以置于虚拟的环境中进行测试，以便在制造前提供在特定的环境中的各种结果，包括物理的、人工方面的各种因素。这样的直接结果就是可以大大减少真实测试所需要的花费。③可以通过虚拟原型进行“虚拟工厂”的仿真，将虚拟原型作为“虚拟工厂”的产品。这样可以减少实际生产中的管理费用和潜在的花费和消耗。3)虚拟制造中的协同技术随着计算机技术的不断发展，特别是网络技术的发展，传统制造中各种技术之间缺乏灵活有效的信息

5、交流的缺点得到了有效的解决，这种方法就是计算机的协同制造技术。而处于虚拟环境下的协同技术近年来更是得到了快速的发展。虚拟协同技术以集中的图形服务器提作为数据的提供来源，分布式网络的计算机终端(PC)供给设计者共享所有的虚拟原型资源。这样做的好处在于可以将资源分工合理，将复杂费时的设计部分由昂贵的图形服务器进行处理和运算，而将简单的处理由廉价的桌面设备来完成。4)虚拟制造的经济价值通过在计算机环境中仿真实际环境中的现象和过程，可以大大降低实际生产制造中的潜在的故障和产品的缺陷特别是对于长期的生产来说效果更为明显。因此，制造企业应用虚拟制造技术可以说是一个非常明智的做法。2虚拟制

6、造仿真的过程虚拟制造技术的应用一般可大致分为以下的步骤：1)虚拟原型产品的设计。在这一步骤中，主要是使用CAD软件对产品进行几何尺寸上的设计，以便完成产品的外形和结构的布局等。这一阶段通常可以使用PRO/E，UG，CATIA等大型的CAD软件完成几何外观的设计在技术上通常使用参数化设计。图2虚拟制造中的协同分配图3虚拟制造生产过程的随时间的花费曲线2)使用CAF软件进行工程化的分析。如最常见的就是使用有限元分析软件ANSYS或者是MSC公司的PATRON/NASTRAv来进行有限元的网格划分，以便得到几何体上各个空间点的情况。对于特别专业的制造技术，还会有配套的一体化的工程分

7、析软件来完成，如可以使用塑料流动模拟软件来对注塑成形过程进行模拟。3)使用仿真软件进行系统的测试。比较常见的是进行机构动力学方面的仿真。如可以使用ADAMS软件对产品的机械运动的各个特性进行仿真和模拟，可以得到各个时刻和各个点的速度、角速度、力、力矩等等所需要的物理特性，甚至还可以智能地生成产品的各种设计评估，供企业作为参考。3吸尘器结构设计的开发某企业以生产家庭使用的吸尘器为主，使用Pro/Engineer进行吸尘器零件的造型设计、装配设计，以及各个功能部件的运动分析。产品投入市场后，由于用户反映吸尘