先进制造技术 教学课件 作者 李伟 第6章-虚拟制造技术.ppt

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1、第1章绪论第2章制造自动化技术第3章微细加工技术第4章快速原型技术第5章工业机器人第6章虚拟制造技术第7章纳米技术第8章压电驱动与控制技术第9章绿色制造技术第六章虚拟制造技术VirtualManufacturingTechnology第六章6.1概述Introduction内容一、虚拟制造的定义二、虚拟制造的分类三、虚拟制造系统的体系结构四、虚拟制造的关键技术五、虚拟制造技术在制造业中的应用虚拟制造技术就是利用仿真与虚拟现实技术，在高性能计算机及高速网络的支持下，采用群组协同工作，通过模型来模拟和预测产品功能、性能及可加工性等各方

2、面可能存在的问题，实现产品制造的本质过程，包括产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检测等，并进行过程管理和控制。一、虚拟制造的定义虚拟制造最终提供的是一个强有力的建模与仿真环境，使得产品产品规划、设计、制造、装配等均可在计算机上实现，且对涉及生产过程的各个方面（从车间加工到企业经营）提供支持。虚拟制造一、虚拟制造的定义广义的制造（大制造）一切与产品相关的活动和过程，包括直接制造过程和间接制造过程即“虚拟”的含义是指：这种制造技术虽然不是真实的，但却是本质上的，即虚拟制造是产品实际制造过程在计算机上的模拟实现，它通过计算机

3、来实现制造的本质内容。一、虚拟制造的定义虚拟制造最终提供的是一个强有力的建模与仿真环境，使得产品产品规划、设计、制造、装配等均可在计算机上实现，且对涉及生产过程的各个方面（从车间加工到企业经营）提供支持。虚拟制造要求对整个制造过程进行统一建模，一个广义的制造过程不仅包括设计和制造，还包含了对企业生产活动的组织与控制。二、虚拟制造的分类1．以设计为中心的虚拟制造又称为“面向设计的虚拟制造”，它把制造信息引入到产品设计全过程，利用仿真技术优化产品设计，从而在设计阶段就可以对所设计的零件甚至整机进行可制造性分析。包括加工过程的工艺分析、

4、铸造过程的热力学分析、运动部件的运动学分析和动力学分析，甚至包括加工时间、加工费用、加工精度等的分析等。以设计为中心的虚拟制造一般是在真三维环境下设计产品，模拟装配过程，实现产品的虚拟开发二、虚拟制造的分类2．以生产为中心的虚拟制造又称为“面向生产的虚拟制造”，它是在生产过程模型中融入仿真技术，以此来评估和优化生产过程，以便低费用、快速地评价不同的工艺方案、资源需求规划和生产计划等。其主要目标是对产品的“可生产性”进行评价，对制造资源和环境进行优化组合，从而提供更为精确的生产成本信息，对组织生产进行合理化决策。二、虚拟制造的分类3

5、．以控制为中心的虚拟制造又称为“面向控制的虚拟制造”，它将仿真技术加到控制模型和实际生产过程中，实现虚拟制造系统的组织、调度和控制策略的优化，以及人工现实环境下虚拟制造过程中的人机智能交互与协同，达到优化制造过程的目的。其支持技术主要包括基于仿真的实时动态调度（对于离散系统）、基于仿真的最优控制（对于连续制造）等。其具体的实现工具是虚拟仪器，它利用计算机软硬件的强大功能，将传统的各种控制仪表、检测仪表的功能数字化，并可灵活地进行各种功能的组合。面向控制的虚拟制造偏重于现实制造系统的状态、行为、控制模式和人机界面，二、虚拟制造的分类

6、以设计为中心的虚拟制造以生产为中心的虚拟制造以控制为中心的虚拟制造“设计出来的产品是怎样”的问题“这样组织生产是否合理”的问题“应如何去控制”、“这样控制是否合理和最优”的问题主要解决主要解决主要解决二、虚拟制造的分类三、虚拟制造系统的体系结构由于虚拟制造系统的复杂性，所构造的虚拟制造系统体系结构也不同。三、虚拟制造系统的体系结构虚拟制造的目标是对产品的“可制造性”、“可生产性”和“可合作性”进行决策支持。可制造性是指所设计的产品（包括零件、部件和整机）的可加工性（铸造、冲压、焊接、切削等）和可装配性可生产性是指企业在已有资源（广

7、义资源，如：设备、人力、原材料等）的约束条件下，如何优化生产计划和调度，以满足市场或顾客的要求可合作性是指企业之间构建各种不同的动态联盟，从而对“敏捷制造”等制造模式提供支持。1．虚拟现实技术四、虚拟制造的关键技术虚拟现实技术（VirtualReality，VR）是指由计算机直接把视觉、听觉和触觉等多种信息合成，并提示给人的感觉器官，在人的周围生成一个三维的虚拟环境，从而把人、现实世界和虚拟空间结合起来融为一体，相互间进行信息的交流和反馈的技术。2．制造系统建模四、虚拟制造的关键技术制造系统是制造工程及其所涉及的硬件及其相关软件组

8、成的具有特定功能的一个有机整体，其中硬件包括人员、生产设备、材料、能源和各种辅助装置，软件包括制造理论、制造技术（制造工艺和制造方法等）和制造信息等。3．虚拟产品开发四、虚拟制造的关键技术又称为产品的虚拟设计或数字化设计，主要包括实体建模和仿真两个