数字化虚拟制造在制造业中应用

　　数字化虚拟制造技术首先在飞机、汽车等工业领域获得了成功的应用。目前，虚拟制造技术的应用主要在以下几个方面。

　　1、虚拟产品制造

　　应用计算机仿真技术，对零件的加工方法、工序顺序、工装的选用、工艺参数的选用，加工工艺性、装配工艺性、配合件之间的配合性、连接件之间的连接性、运动构件的运动性等均可建模仿真。建立数字化虚拟样机是一种崭新的设计模式和管理体系。

　　虚拟样机是基于三维CAD的产物。三维CAD系统是造型工具，能支持“自顶向下”和“自底向上”等设计方法，完成结构分析、装配仿真及运动仿真等复杂设计过程，使设计更加符合实际设计过程。三维造型系统能方便地与CAE系统集成，进行仿真分析；能提供数控加工所需的信息，如NC代码，实现CAD/CAE/CAPP/CAM的集成。一个完整的虚拟样机应包含如下的内容：

　　(1)零部件的三维CAD模型及各级装配体，三维模型应参数化、适合于变形设计和部件模块化；

　　(2)与三维CAD模型相关联的二维工程图；

　　(3)三维装配体适合运动结构分析、有限元分析、优化设计分析；

　　(4)形成基于三维CAD的PDM结构体系；

　　(5)从虚拟样机制作过程中摸索出定制产品的开发模式及所遵循的规律；

　　(6)三维整机的检测与试验。

　　以CAD/CAM软件为设计平台，建立全参数化三维实体模型。在此基础上，对关键零、件进行有限元分析以及对整机或部件的运动模拟。通过数字化虚拟样机的建立、实施，帮助企业建立起一套基于三维CAD的产品开发体系，实现设计模式的转变，加快产品推向市场的周期。

　　2、虚拟企业

　　虚拟企业是目前国际上一种先进的产品制造方式，采用的是“两头在内，中间在外”哑铃型生产经营模式，即产品研究、开发、设计和组装、调试、销售两头在公司内部进行，而中间的机械加工部分则通过外协、外购方式进行。

　　虚拟企业的特征是：企业地域分散化。虚拟企业从用户订货、产品设计、零部件制造，以及总成装配、销售、经营管理都可以分别由处在不同地域的企业，按契约互惠互利联作，进行异地设计、异地制造、异地经营管理。因为虚拟企业是动态联盟形式，突破了企业的有形界限，利用外部资源加速实现企业的市场目标。企业信息共享化是构成虚拟企业的基本条件之一，企业伙伴之间通过互联网及时沟通信息，包括产品设计、制造、销售、管理等信息，这些信息是以数据形式表示，能够分布到不同的计算机环境中，以实现信息资源共享，保证虚拟企业各部门步调高度协调，在市场波动条件下，确保企业最大整体利益。

　　虚拟企业的主要基础是：建立在先进制造技术基础上的企业柔性化；在计算机上制造数字化产品，从概念设计到最终实现产品整个过程的虚拟制造；计算机网络技术。这3项内容是构成虚拟企业不可缺少的必要条件。

　　虚拟制造技术有巨大的应用潜力。基于产品的数字化模型，实现了从产品的设计、加工、制造到检‘验全过程的动态模拟。虚拟制造的关键技术是对产品与制造过程的拟实仿真。目前软件的开发是虚拟制造的重要研究内容。