文档介绍：虚拟制造技术在机械制造业中的应用
摘要本文阐述了虚拟制造的定义与特点以及虚拟制造技术与虚拟现实技术的关系,介绍了虚拟制造的分类,重点介绍了虚拟制造技术在机械制造业中的应用和典型的虚拟制造技术。
关键词虚拟制造虚拟现实技术典型虚拟制造技术
一、虚拟制造的定义及特点
虚拟制造是20世纪80年代后期美国首先提出来的一种新思想,它是利用信息技术、仿真技术、计算机技术等对现实制造活动中的人、物、信息及产品设计、工艺规划、加工制造等生产过程进行全面的仿真,以发现制造中可能出现的问题,预测、检测、评价产品性能和产品的可制造性等,在产品实际生产前就采取预防措施,确保产品一次性开发成功,以达到降低成本、缩短产品开发周期、增强企业竞争力的目的。
虚拟现实( vr, virtual reality) 技术是使用感官组织仿真设备和真实或虚幻环境的动态模型生成或创造出人能够感知的环境或现实, 使人能够凭借直觉作用于计算机从而产生三维仿真模型的虚拟环境。基于虚拟现实技术的虚拟制造(vm,virtual manufacturing) 技术是在一个统一模型之下对设计和制造等过程进行集成, 它将与产品制造相关的各种过程与技术集成在三维的、动态的仿真真实过程的实体数字模型之上。虚拟制造强调虚拟现实在设计和制造过程仿真中的应用,强调以一种可视化的直观的方式增进技术人员对所设计的产品或过程的理解,从而发现其中的问题。虚拟制造并不是真实的制造过程。它不产生真实产品,基本不消耗材料和能量,而是利用制造对象、制造资源和制造过程的模型来展现“制造”的本质过程。
二、虚拟制造技术的应用

虚拟制造在工业发达国家, 如美国、德国、日本等已得到了不同程度的研究和应用。在这一领域, 美国处于国际研究的前沿。福特汽车公司和克莱斯勒汽车公司在新型汽车的开发中已经应用了虚拟制造技术, 大大缩短了产品的发布时间。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。
在我国, 清华大学、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学等科研教学单位也已经开展了这一领域的研究工作。当前我国虚拟制造应用的重点研究方向是基于我国国情, 进行产品的三维虚拟设计、加工过程仿真和产品装配仿真, 主要是研究如何生成可信度高的产品虚拟样机,在产品设计阶段能够以较高的置信度预测所设计产品的最终性能和可制造性。

(1)虚拟企业。虚拟企业是指分布在不同地区的多个企业利用电子手段,为快速响应市场需求而组成的动态联盟,是组织、人力、技术、信息等资源在完善的网络组织结构基础上的有效集成。这种企业组织和生产模式可克服窨和时间的局限性,保持集中和分散之间稳定、合理的平衡,具备系统优化组合和有效协调的优越性。
(2)虚拟产品设计。例如飞机、汽车的外形设计,其形状是否符合空气动力学原理、运动过程的阻力、其内部结构布局的合理性等。在复杂管道系统设计中,彩虚拟技术,设计者可“进入其中”进行管道布置,并可检查是否发生干涉。这样可提高设计效率,尽早发现设计中的