虚拟制造技术(大连理工).ppt

1、2020/9/3,1,虚拟制造技术,报告人： 指导老师：,2,虚拟制造：Virtual Manufacturing(VM) 虚拟制造是实际制造过程在计算机上的本质实现。 采用计算机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，在计算机上群组协同工作; 通过三维模型及动画，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制造的本质过程;,什么是虚拟制造,3,什么是虚拟制造？,实际制过程,虚拟制造过程,虚拟制造和实际制造的区别？,1.虚拟制造与其他先进制造技术的关系,CIMS,5,2. 虚拟制造技术产生的背景,1.市场经济的变迁 随着经济的全球化和社会

2、的信息化，市场竞争日益激烈，顾客需求日趋多样化。 制造业为了在竞争激烈的全球市场求得生存与发展，必须能够更好地满足市场所提出的T、Q、C、S要求，来赢得市场与用户面对不可预测、持续发展、快速多变的市场需求，企业的生产活动必须具有高度的柔性 最短的产品开发周期(Time)， 最优质的产品质量（Quality）， 最低廉的制造成本（Cost） 最好的技术支持与售后服务（Service）,6,2. 虚拟制造技术产生的背景,为了提高竞争能力，企业应当能够对市场需求的变化作出快速敏捷的反应，并及时地对自身的生产作出合理的调整与重新规划计算机软硬件技术及网络技术的迅速发展为实现这一目标提供了强有力的支持。

3、,基于这些因素，虚拟制造应运而生。 产品开发是基于数字化的虚拟产品开发方式,以用户的需求为第一驱动，并将用户需求转化为最终产品的各种功能特征，保证了产品开发的效率和质量，提高了企业的快速响应和市场开拓能力。,7,3. 1虚拟制造技术分类,以设计为中心的VM 以生产为中心的VM 以控制为中心的VM,2020/9/3,8,以设计为中心的VM,Design-Centered VM 强调以统一制造信息模型为基础，对数字化产品模型进行仿真与分析、优化，进行产品的结构性能、运动学、动力学、热力学方面的分析和可装配性分析，获得对产品的设计评估与性能预测结果，以便作出正确决策。 成功事例：美国波音公司波音77

4、7喷气式客机的研制。仅用了3年零8个月时间，一次试飞成功，投入运营。波音公司777客机数以万计的零部件中任何一种的设计，观察、研究、讨论都是在计算机上完成，所有零部件均是三维实体模型。可见虚拟产品设计给企业带来的效益,2020/9/3,9,以生产为中心的VM,Production-Centered VM 在企业资源的约束条件下，对企业的生产过程进行仿真，对不同的加工过程及其组合进行优化。它对产品的“可生产性”进行分析与评价，对制造资源和环境进行优化组合，通过提供精确的生产成本信息对生产计划与调度进行合理化决策。,10,以控制为中心的VM,Control-Centered VM 将仿真技术引入控

5、制模型，提供模拟实际生产过程的虚拟环境，使企业在考虑车间控制行为的基础上对制造过程进行优化控制。其目标是实际生产中的过程优化，改进制造系统,3.2 虚拟制造技术分类间关系,产品概念设计,CAD/CAM,M! M2 M3 M4,供设计者参考的制造信息,虚拟产品原型 成本估算,新产品模型、工艺、制造信息,虚拟生产计划,质量 评估,新工艺及对应信息、如成本,车间机床 及控制系统,工厂资源（人、设备）,M1：已有的模型和工艺 M2：日程模型、逻辑模型 M3：过程模型 M4：成品模型参数,12,4. 虚拟制造技术对企业的作用,提供影响产品管理、设计、性能、制造成本、生产周期的相关信息，以便使决策者做出正

6、确决策 优化生产系统的设计，提高产品的设计质量及性能，减少设计或生产缺陷 提高工艺规划和加工过程的合理性，优化制造质量 通过生产计划的仿真，优化资源配置和物流管理，实现柔性制造和敏捷制造，缩短制造周期，降低生产成本。,5.虚拟制造应用事例,虚拟产品建模,模拟加工过程,测试检测,汽车外形设计分析,奥迪Q7虚拟碰撞两千次 汽车研发三维仿真,虚拟制造和仿真建模大大提高了研发和制造效率。研发团队可以用三维立体方式，模拟任何内容，包括车身部件、强度、动力系统性能、碰撞性能等。如奥迪Q7车头的一个碰撞试验需要100万个数据来支持，电脑可以在150毫秒内计算出结果。这一时间比真车碰撞的时间节省数千倍。,在模

7、拟碰撞实验中，超级计算机需要动用它的八个处理器，工作22小时，研发人员然后以毫米为单位休整，修正后继续重复这一实验，当开发完成，这款车已经经历了大约2000虚拟碰撞，相同的时间，如果用真车，只能做40次，而且，碰撞过程要毁掉40辆真车。,美国波音公司波音777飞机的研制,虚拟制造技术的应用,虚拟制造技术的应用,2009年12月4日，中国南方航空公司订购的2架波音777货机正式交付使用，南航成为国内首家使用波音777货机的航空公司,使用电脑进行无纸设计是波音自777以来的技术创新，波音在787的研制中也继续使用计算机无纸化作业,CATIA，ENOVIA和DELMIA等，在波音公司787的开发过程中，得到了全面的应