48虚拟制造

目录一、产生背景二、虚拟制造的概念三、虚拟制造主要研究内容四、研究现状五、虚拟制造系统六、虚拟制造的分类七、虚拟制造实例研究VirtualManufacturing在当今经济全球化、贸易自由化和社会信息化的形势下，制造业的经营战略发生了很大变化•企业追求的是规模效益，如：美国福特汽车公司、通用汽车公司相继采用刚性流水线进行大批量生产30～60年代•更加重视降低生产成本，如：日本丰田公司采用准时化生产70年代•提高产品质量成为主要目标80年代•新产品开发及交货期成为竞争的焦点90年代由此产生了多种多样的制造，如：精益生产、并行工程、敏捷制造和虚拟制造等。一、产生背景VirtualManufacturing二、虚拟制造的概念虚拟制造是实际制造过程在计算机上的本质实现，即采用计算机仿真与虚拟现实技术，在计算机上群组协同工作，实现产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验，以及企业各级过程的管理与控制等产品制造的本质过程，以增强制造过程各级的决策与控制能力。可以看到，“虚拟制造”虽然不是实际的制造，但却实现实际制造的本质过程，是一种通过计算机虚拟模型来模拟和预估产品功能、性能及可加工性等各方面可能存在的问题，提高人们的预测和决策水平，使得制造技术走出主要依赖于经验的狭小天地，发展到了全方位预报的新阶段。虚拟制造技术是制造技术与仿真技术相结合的产物，它不消耗现实资源和能量，但却能实际反映产品的有关情况。VirtualManufacturing三、虚拟制造主要研究内容虚拟制造的理论体系设计信息和生产过程的三维可视化虚拟制造系统的开放式体系结构虚拟产品的装配仿真虚拟环境中及虚拟制造过程中的人机协同作业VirtualManufacturing四、研究现状国外已形成了由政府、产业界、大学组成的多层次、多方位的综合研究开发力量；国内已掀起虚拟制造研究的热潮。国外概况国内概况虚拟制造技术首先在飞机、汽车等领域获得成功的应用。波音777全面应用虚拟制造技术，其整机设计、部件测试、整机装配以及各种环境下的试飞均在计算机上完成。福特和克莱斯勒公司与IBM合作开发的虚拟制造环境用于其新型车的研制。波音—西科斯基公司在设计制造RAH-66直升机时使用了虚拟技术。日本Matsushita公司开发了虚拟厨房设备制造系统。近几年来，虚拟制造技术也引起我国科技工作者的关注，据不完全统计，目前全国已有34家科研机构、高等院校和企业正在开展VM技术方面的研究。虚拟制造基础研究产品虚拟设计技术产品虚拟加工技术虚拟制造系统VirtualManufacturing五、虚拟制造系统虚拟制造系统工作机制智能资源技术组织管理过程人机信息VirtualManufacturing六、虚拟制造的分类虚拟制造VMVirtualManufacturing七、虚拟制造实例研究SolidWorks软件在产品性能优化和仿真(运动和干涉检查、整机运动分析、零部件设计优化等)、结构特征建模、分析评价等方面具有独到的优势。故以SolidWorks软件作为虚拟设计平台，对二级圆柱齿轮减速器（一级为直齿轮传动，一级为斜齿轮传动）进行虚拟设计，齿轮减速器由8种零部件所组成，通过对主要零部件进行建模，然后进行组装形成装配体，现对齿轮和三根轴（输入轴、中间轴和输出轴）进行建模，并进行装配的虚拟设计，建立减速器三维模型并进行仿真。VirtualManufacturing零件建模直齿轮2斜齿轮3斜齿轮4齿轮轴（输入轴）利用SolidWorks建立零件模型，可得到直齿轮2、斜齿轮3、斜齿轮4、齿轮轴、中间轴、输出轴的模型分别如下图所示：VirtualManufacturing输出轴中间轴VirtualManufacturing装配体建模SolidWorks软件自底向上建模技术的过程是：零件草图→零件→装配。根据零件模型，建立装配体模型，将齿轮轴、直齿轮2、斜齿轮3、斜齿轮4、中间轴、输出轴装配在一起，如下图所示：装配体模型VirtualManufacturingMotion插件仿真用SolidWorks中的Motion插件进行运动仿真，可得到齿轮上任一点的速度、角速度、角加速度等运动参数分析图。根据得到的运动线图可以对减速器的运动进行分析，从而对其运动规律进行研究。同时，二级圆柱齿轮减速器运动仿真对实际生产具有重大意义，对突破一些技术性难题，开发新技术，研究新产品奠定基础。运动算例图VirtualManufacturing速度图角速度图角加速度图VirtualManufacturingSimulation有限元分析选取直齿轮2，用SolidWorks中的Simulation插件进行有限元分析，得到齿轮的应力图解，如下图所示：直齿轮2应力图解VirtualManufacturingVirtualManufacturing