虚拟制造技术的发展与应用研究
先进制造技术的发展及体系结构
先进制造技术的发展及体系结构 目录 摘要 (3) 关键词 (3) 1 知识经济条件下制造业的发展 (3) 1.1 制造系统的定义和内涵 (3) 1.2 制造业的发展 (3) 1.3 制造业的变革及挑战 (3) 2 先进制造技术的技术构成及特点 (4)
2.1 先进制造技术的定义 (4) 2.2 先进制造技术的技术构成 (4) 2.3 先进制造技术的特点 (4) 3 先进制造技术的分类 (5) 4 先进制造技术在国内外的发展 (5) 4.1 发达国家制造业的发展 (5) 4.2先进制造技术在我国的发展 (5) 5 先进制造技术的发展趋势及技术前沿 (6) 5.1 先进制造技术的发展趋势 (6) 5.2 先进制造技术的技术前沿 (6) 6总结 (6) 参考文献 (7)
先进制造技术的发展及体系结构 摘要：介绍了什么是先进制造技术，阐述了在当今社会条件下先进制造技术的 重要作用，综述了国内外先进制造技术的发展，讨论了先进制造技术的内涵、特点、体系结构及分类，指出我国先进制造技术的优先发展方向。 关键词：制造业；制造系统；先进制造技术 1 知识经济条件下制造业的发展 1.1 制造系统的定义和内涵 制造系统是制造业的基本组成实体。制造过程及其涉及的硬件、软件和人员组成的一个将制造资源转变成产品的有机整体，称为制造系统。制造系统从结构、功能、过程三个方面又有各自不同的定义。制造技术是完成制造活动所需的一切手段的总和。 1.2 制造业的发展 在知识经济条件下，制造业正在发生质的飞跃，制造业成为参与市场竞争的主体，是国民经济的支柱产业。知识经济对制造工业的影响表现在对产品和消费观念的改变，产品设计和制造过程的数字化和智能化，以及经营和制造活动的全球化等。越来越多的人认识到一个没有工业基础和制造业的城市是没有根基的城市。 1.3 制造业的变革及挑战 科学技术的发展和市场需求的不断变化，促进制造业生产规模沿着“小批量"少品种大批量"多品种变批量”方向发展，资源配置沿着“劳动密集-设备密集-信息密集-知识密集”的方向发展，生产方式沿着“手工-机械化-刚性流水自动化-柔性自动化-智能自动化”方向发展。 传统的制造业是建立在规模经济的基础上。靠企业规模、生产批量、产品结构和重复性来获得竞争优势的，它强调资源的有效利用，以低成本获得高质量和高效率。但这种条件不能满足当今市场对产品花色品种和交货期的要求，为此工业经济时代对传统制造业提出了严峻的挑战。其特点是：产品生命周期缩短；用户需求多样化；大市场和大竞争；交货期成为竞争的第一要素；信息化和智能化；人的知识、素质和需求的变化；环境保护意识的增强与可持续发展。这些都促进
虚拟制造技术发展及应用.doc
虚拟制造技术发展及应用- 摘要：虚拟制造技术是近年来出现的先进技术之一，受到世界各个国家的高度重视。本文介绍了虚拟制造的定义、种类、关键技术及应用，展望其未来发展前景。 关键词：虚拟制造；仿真模拟；发展；应用 1.前言 随着市场的全球化，各种新兴技术在相关领域的综合使用，企业之间的竞争方式发生了巨变。制造行业遭遇了巨大的挑战，为了制造业能够更好的生存与发展，必须要满足市场所提出的多项要求：缩短产品开发周期、提高产品质量、降低制造成本以及用更好的技术支撑和售后服务来赢得客户的信赖。企业为了赢得市场，必须对市场形势做出准确评估和及时的调整，应对多变的市场需求。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[1]。各种技术的发展及应用使得虚拟制造技术应运而生，作为一种全新的生产模式，必将给制造业指明新的前进方向。 2.虚拟制造技术 2.1 虚拟制造技术定义及特点 虚拟制造技术是对产品实际生产活动中的真实环境进行虚拟模拟，在计算机上得到数字化模型进而对生产活动进行分析、评估。产品研制过程中，通过仿真模拟建模技术模拟出产品在后续制造过程中的虚拟环境，分析各个环节甚至整个产品生命周期可能出现的活动对产品性能各方面的影响。通过虚拟环境下的情景展示及分析结果，尽早的发现生产活动中可能存在的隐患与问题，及时的信息反馈改进设计，合理的调整生产活动。降低研制
成本和产品开发周期，减少实际生产活动中带来的损失，更加合理的控制生产活动，提高企业生产效率，最终提高企业在市场中的综合竞争力。 2.2 虚拟制造的种类 广义的制造过程不仅包括了产品的模型研发、样机制造、性能测试、实体生产。同时还有企业对自身生产活动的市场调查、经营策划和实际生产活动中的调整控制。按这个思想考虑，虚拟制造可以被分为三大类：以设计为中心的虚拟制造、以生产为中心的虚拟制造和以控制为中心的虚拟制造[2]。 以设计为中心的虚拟制造强调根据产品的制造信息仿真建模得到统一的数字化模型，分析模型中的各类问题对产品各方面性能和产品的可装配性进行分析。以生产为中心的虚拟制造强调根据不同企业所拥有的设备资源等约束条件，仿真模拟各个加工过程结合企业的制造资源及环境进行加工过程的合理组合，使得生产计划更加合理优化。以控制为中心的虚拟制造强调将在企业管理控制中引入仿真模拟技术，对实际生产活动的环境进行虚拟模拟，提供虚拟环境模型使得企业对生产活动的控制更优化。 2.3 虚拟制造的关键技术 3.虚拟制造技术应用 3.1 虚拟制造技术在国外的应用 国外关于虚拟制造技术的应用已经有一定的规模，积极投入到各行各业的应用当中，完成相应的生成计划和目标，将市场需求的产品及时的投入到市场并收到良好的效果。在美国，波音公司生产的波音777客机是虚拟制造技术应用的经典产品。该机的设计研制包括众多的零部件，虚拟制造技术使得所有零部件的设计和改进全部是在由计算机组成的虚拟环境中完成，使得设计
先进制造技术的现状和发展趋势
先进制造技术的现状和发展趋势xxxx xxx xxxxxxxxx 先进制造技术不仅是衡量一个国家科技进展水平的重要标志，也是国际间科技竞争的重点。我国正处于工业化经济进展的关键时期，制造技术是我们的薄弱环节。只有跟上进展先进制造技术的世界潮流，将其放在战略优先地位，并以足够的力度予以实施,，进一步推进国企改革，推动建立强大的企业集团。推进技术创新，推动大型企业尽快建立技术开发中心，广泛吸引人才，在重大技术创新项目中实行产学研结合，才能尽快缩小同发达国家的差距，才能在猛烈的市场竞争中立于不败之地。本文将详细介绍先进制造技术的含义、特点以及在我国的进展状况和进展趋势。 1 先进制造技术的含义和特点 1.1 含义 先进制造技术（AMT）是以人为主体，以运算机技术为支柱，以提升综合效益为目的，是传统制造业持续地吸取机械、信息、材料、能源、环保等高新技术及现代系统治理技术等方面最新的成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、治理及售后服务的制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵敏制造，并取得理想技术经济成效的前沿制造技术的总称。 1.2 先进制造技术的特点 1）是面向工业应用的技术先进制造技术并不限于制造过程本身，它涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产预备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容，并将它们结合成一个有机的整体。 2）是驾驭生产过程的系统工程先进制造技术专门强调运算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统治理技术在产品设计、制造和生产组织治理、销售及售后服务等方面的应用。它要持续吸取各种高新技术成果与传统制造技术相结合，使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。 3）是面向全球竞争的技术随着全球市场的形成，使得市场竞争变得越来越猛烈，先进制造技术正是为适应这种猛烈的市场竞争而显现的。因
先进制造技术及其发展
先进制造技术及其发展 Xxxx （xx大学 xx学院江苏xx xxxxx） 摘要：对先进制造技术的起源、内涵进行了介绍。概述了先进制造技术(AMT)的体系结构和分类。提出先进制造技术向集成化、柔性化、网络化、信息化、虚拟化、智能化、绿色化、制造全球化等方向的发展趋势。[1] 关键词: 先进制造技术；AMT；关键技术；发展；体系结构 Advanced Manufacturing Technology and It's Development Trend Abstract: Introduces the origin, connotation of advanced manufacturing technology. Briefly introduced the structure system, the classification,and the characteristic of Advanced.The paper predicts the tendency of AMT, which is developing toward the characteristics of integrated, flexible, latticing, informational, virtual, intelligent, green and global manufacturing. Key words: Advanced manufacturing technology; AMT; key technology; development; system structure 0 引言 先进制造技术AMT(Advanced Manufacturing Technology)是集机械，电子，信息，材料，能源和管理等各项先进技术而发展起来的高新技术，它是发展国民经济的重要基础技术之一。先进制造技术是制造业为提高竞争力以适应时代的要求而形成的一个高新技术群，经过发展，已形成了完整的体系结构。先进制造技术是当今生产力的主要构成因素，是国民经济的重要支柱。它担负着为国民经济各部门和科学技术的各个学科提供装备、工具和检测仪器的重要任务，成为国民经济和科学技术赖以生存和发展的重要手段。尤其是一些尖端科技，如航空、航天、微电子、光电子、激光、分子生物学和核能等等技术的出现和发展，如果没有先进制造技术作为基础，是不可能实现的。自20世纪80年代末，国际上提出先进制造技术(AMT)的概念以来，以CAD／CAM技术、快速原型制造技术、柔性制造系统技术、计算机集成制造系统技术、虚拟制造、绿色制造、敏捷制造等为代表的一系列AMT在诸多国家和地区得到迅速的发展和广泛的应用，逐步实现了柔性化、自动化、敏捷化与虚拟化。进入21世纪后，以计算机技术、网络技术和通信技术等为代表的信息技术、生物技术及新材料技术，被应用于制造业的各个领域，使制造技术发生质的飞跃，制造生产模式发生了重大的改变。[2]
先进制造技术的现状和发展趋势
先进制造技术的现状和发展趋势
摘要近年来, 制造业出现了世界范围的研究并采用“先进制造技术”的浪潮，先进制造技术已成为当代国际间的科技竞争的重点。本文论述了先进制造技术的发展现状与发展趋势，指出：信息化、精密化、集成化、柔性化、动态化、虚拟化、智能化、绿色化将是未来制造技术的必然发展方向。 1.先进制造技术简介 1.1先进制造技术的定义 先进制造技术AMT(advanced manufacturing technology)是制造业不断吸收机械、电子、信息(计算机与通信、控制理论、人工智能等)、能源及现代系统管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁和灵活生产，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。它集成了现代科学技术和工业创新的成果，充分利用了信息技术，使制造技术提高到新的高度。先进制造技术是不断利用新技术逐步发展和完善的技术，因而它具有动态性和相对性。先进制造技术以提高企业竞争能力为目标,应用于产品的设计、加工制造、使用维修、甚至回收再生的整个制造过程，强调优质、高效、清洁、灵活生产，体现了环境保护与可持续发展和制造的柔性化。 1.2 先进制造技术的内涵和技术构成 先进制造技术的技术构成可以分为以提高生产效率和快速响应市场需求为 目的的技术构成和以满足特种需求为目的的技术构成。 以提高生产效率和快速响应市场需求为目的的技术构成强调制造系统与制 造过程的柔性化、集成化和智能化。包括： (1) 系统理论与技术(着重制造系统组织优化与运行优化,以提高制造系统的整体柔性与效率) 。 (2) 制造过程的单元技术(着重制造过程的优化,以提高单元的效率与精 度) 。系统理论与技术涉及范围包括：CIMS、敏捷制造、精益生产、智能制造等。制造过程单元技术涉及的范围包括：设计理论与方法、并行工程、系统优化、运行、控制、管理、决策与自组织技术、虚拟制造技术、制造过程智能检测、信息处理、状态检测、补偿与控制、制造设备的自诊断与自修复、智能机器人技术、
虚拟制造技术内容简介
虚拟制造技术内容简介 课程编号：B0200006C课程名称：虚拟制造技术 英文译名：Fundamentals of Virtual Manufacturing 适用学科：机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计及理论 先修课程：CAD/CAM技术基础、机械制造技术基础、计算机组成技术、 C语言程序设计 开课院（系）：机电工程学院机械制造及自动化系 任课教师：姚英学、李建广 内容简介： 在介绍虚拟制造技术的发展历程与现状、虚拟制造的定义与分类、虚拟制造技术的应用等内容的基础上，主要讲解虚拟制造系统的工作原理、分类与组成、虚拟现实的原理及其在制造工程中的应用、虚拟产品建模与描述、虚拟制造中的典型数学算法、数字化样机技术、数字化加工技术、数字化装配技术、数字化生产车间、虚拟产品开发与管理、虚拟制造系统开发，最后简要介绍虚拟企业的概念、关键技术和应用。 主要教材： 1.姚英学，李建广编．《虚拟制造技术及其应用》．哈尔滨工业大学出版社（待出版） 2.朱名拴，张树生等编著．《虚拟制造系统与实现》．西北工业大学出版社2001.10 参考文献： 1.姚英学等编．《CAD/CAM技术基础》．高等教育出版社200 2.1 2.周祖德编．《数字化制造》．科学出版社2006.6 3.肖田元等著．《虚拟制造》．清华大学出版社200 4.8 4.汪成为，高文，王行仁。《灵境(虚拟现实) 技术的理论、实现及应用》，北京:清 华大学出版社，1996. 5.Andrew Kusiak. Intelligent Manufacturing Systems. Englewood Cliffs, N.J. : Prentice Hall, 1990
虚拟制造技术的内涵及应用
虚拟制造技术的内涵及应用 摘要：虚拟制造技术是一门新兴的先进制造技术。虚拟制造技术的应用应结合我国制造业自身的特点，在吸收国外成熟经验的基础上大胆创新，形成特色发展。本文分析了虚拟制造技术的内涵及特点，并提出了发展虚拟制造技术的应用。 关键词：虚拟制造内涵制造产品 虚拟制造作为信息时代制造技术的重要标志，它是不断吸收信息技术和管理科学的成果而发展起来的，这里的“制造”是一种广义的概念，即一切与产品相关的活动和过程，亦称之为“大制造”，这是相对于传统的狭义制造而言的。“虚拟”的含义则是这种制造虽然不是真实的、物化的，但却是本质上的，也就是在计算机上实现制造的本质内容。虚拟制造的实质是在产品制造过程的上游——设计阶段就对产品制造的全过程虚拟集成，将可能出现的问题解决在这一阶段，通过设计的最优化达到产品的一次性制造成功。 1.虚拟制造技术的内涵及其特点 1.1虚拟制造技术的内涵 虚拟制造是实际制造过程在计算机的本质实现，即采用计算机仿真与虚拟现实技术，在计算机上实现产品开发、制造以及管理与控制等制造的本质过程，以增强制造过程各级的决策与控制能力。 虚拟制造不是一成不变的技术，而是一个不断吸收各种高新技术而不断丰富其内涵的动态技术系统，它通过计算机虚拟环境和模型来模拟生产场景和预估产品功能、性能及可加工性等方面可能存在的问题，从而提高人们的预测和决策水平，它为工程师提供了从产品概念的形成、设计到制造全过程的三维可视及交互环境，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，它不是原有单项制造仿真技术的简单组合，而是在相关理论和已积累知识的基础上对制造知识进行系统化组织。 1.2 虚拟制造技术的特点 虚拟制造与实际制造相比，有如下特点： (1)虚拟经营和管理。作为虚拟制造的一个主要贡献——虚拟企业，使制造业在世界范围内的重组与集成成为可能，应用虚拟经营和虚拟管理，充分借助于企业外部力量，运用自身最强的优势和有限资源最大限度地提高企业的竞争力。 (2)高度集成。产品与制造环境均利用仿真技术在计算机上形成虚拟模型，在设计过程中，可用计算机对其进行产品设计、制造、测试，设计人员和用户甚
先进制造技术的应用与发展剖析
毕业设计论文 作者学号 系部机电学院 专业机电一体化技术 题目先进制造技术的应用与发展 指导教师 评阅教师 完成时间：2014 年4月26 日
毕业设计(论文)中文摘要
目录 1 绪论 (4) 1.1先进制造技术的概述 (4) 2 先进制造技术的现状 (5) 3 先进制造技术的应用 (6) 4 先进制造技术的应用举例 (7) 4.1在产品制造过程与工艺技术中的应用 (7) 5 先进制造技术发展展望 (8) 6 计算机集成制造系统 (10) 6.1 CIMS 系统的功能组成 (11) 6.2 CIMS 系统的技术优势分析 (11) 6.2.1保障和提高了新产品开发的质量 (11) 6.2.2 缩短了新产品的上市周期 (12) 7 加工技术 (12) 7.1 超精密加工的技术范畴 (12) 7.2 超精密加工的关键技术 (13) 7.2.1 主轴 (13) 7.2.2 直线导轨 (13) 7.2.3 传动系统 (14) 7.3数控技术（Numerical Control（NC）） (14) 7.3.1 数控技术是应用制造技术的基础和核心 (15) 7.3.2数控技术的推广应用给机械制造业带来了重大变革 (15) 结论 (16) 致谢 (16) 参考文献: (17)
1绪论 1.1先进制造技术的概述 先进制造技术(Advanced Manufacturing Technology)，人们往往用AMT 来概括由于微电子技术、自动化技术、信息技术等给传统制造技术带来的种种变化与新型系统。具体地说，就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。主要包括：计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。AMT是制造业企业取得竞争优势的必要条件之一，但并非充分条件，其优势还有赖于能充分发挥技术威力的组织管理，有赖于技术、管理和人力资源的有机协调和融合。先进制造技术在传统制造技术的基础上融合了计算机技术、信息技术、自动控制技术及现代管理理念等，所涉及的内容非常广泛，学科跨度大。本书围绕先进制造技术的各主题，系统地介绍了各先进制造技术的基本知识、关键技术及其在实际中的应用等。制造技术是使原材料成为人们所需产品而使用的一系列技术和装备的总称，是涵盖整个生产制造过程的各种技术的集成。从广义来讲，它包括设计技术、加工制造技术、管理技术等三大类。其中设计技术是指开发、设计产品的方法；加工制造技术是指将原材料加工成所设计产品而采用的生产设备及方法；管理技术是指如何将产品生产制造所需的物料、设备、人力、资金、能源、信息等资源有效地组织起来，达到生产目的的方法。 具体地说, 先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果, 并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程, 以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产, 提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。与传统的制造技术相比, 当代的先进制造技术以其高效率、高品质和对于市场变化的快速响应能力为主要特征。先进制造技术是生产力的主要构成因素, 是国民经济的重要支柱。它担负着为国民经济各部门和科学技术的各个学科提供装备、工具和检测仪器的重要任务, 成为国民经济和科学技术赖以生存和发展
虚拟制造的发展及应用
虚拟制造的发展及应用 摘要：虚拟制造技术作为近几年出现的先进制造技术，本文在描述了虚拟制造技术的概念，我国虚拟制造技术发展现状，发展展望及应用。 关键词:虚拟制造技术；计算机仿真；虚拟现实；发展；应用 虚拟制造技术是在CAD／CAM／CAE技术基础上发展起来的。一方面，CAD／CAM／CAE技术为虚拟制造的实现提供了较为成熟的技术基础，如建模技术、分析优化技术、制造过程仿真技术、分析评价技术、设计分析评价技术和产品信息集成、转换、共享技术等。特别是特征建模技术在虚拟制造技术中占有极为重要的地位。另一方面，虚拟制造技术超越了CAD ／CAM／CAE技术，CAD／CAM／CAE技术主要考虑产品本身信息的集成与建模，而虚拟制造技术还要考虑加工过程的建模等问题。 虚拟制造技术的基本概念 虚拟制造技术VMT是20世纪80年代后期提出并得到迅速发展的一个新思想。它是以虚拟现实和仿真技术为基础，对产品的设计、生产过程统一建模，在计算机上对产品从设计、加工和装配、检验、使用等整个生命周期进行模拟和仿真。采用虚拟制造技术，可以在产品的设计阶段就模拟出产品及其性能和制造过程，以此来优化产品的设计质量和制造过程，优化生产管理和资源规划，使产品的开发周期和成本最小化。 虚拟制造技术的发展现状 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。美国处于国际研究的前沿。1 983年美国国家标准局提出了“虚拟制造单元”的报告，1 993年爱荷华大学的报告“制造技术的虚拟环境”中提出了建立支持虚拟制造的环境：1 99 5年美国标准与技术研究所的报告“国家先进制造实验台的概念设计计划”，强调了分散的、多节点的分散虚拟制造IDVM（即虚拟企业的概念）。美国已经从虚拟制造的环境和虚拟现实技术、信息系统、仿真和控制、虚拟企业等方面进行了系统的研究和开发。多数单元技术已经进入实验和完善的阶段。 我国在虚拟制造技术方面的研究只是刚刚起步。其研究也多数是在原先的CAD／CAE／CAM和仿真技术等基础上进行的。目前主要集中在虚拟制造技术的理论研究和实施技术准备阶段，系统的研究尚处于国外虚拟制造技术的消化和与国内环境的结合上。当前我国虚拟制造应用的重点研究方向是基于我国国情的产品三维虚拟设计，加工过程仿真和产品装配仿真。
我国先进制造技术的发展现状
我国先进制造技术的发展现状 摘要：本文介绍了当今制造技术面临的问题，论述了先进制造的前沿科学，并展望了先进制造技术的发展前景。 关键词：问题；先进制造技术；前沿科学；应用前景 制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%~55%。在一个国家的企业生产力构成中，制造技术的作用一般占60%左右。专家认为，世界上各个国家经济的竞争，主要是制造技术的竞争。其竞争能力最终体现在所生产的产品的市场占有率上。随着经济技术的高速发展以及顾客需求和市场环境的不断变化，这种竞争日趋激烈，因而各国政府都非常重视对先进制造技术的研究。 1 当前制造科学要解决的问题 当前制造科学要解决的问题主要集中在以下几方面： （1）制造系统是一个复杂的大系统，为满足制造系统敏捷性、快速响应和快速重组的能力，必须借鉴信息科学、生命科学和社会科学等多学科的研究成果，探索制造系统新的体系结构、制造模式和制造系统有效的运行机制。制造系统优化的组织结构和良好的运行状况是制造系统建模、仿真和优化的主要目标。制造系统新的体系结构不仅对制造企业的敏捷性和对需求的响应能力及可重组能力有重要意义，而且对制造企业底层生产设备的柔性和可动态重组能力提出了更高的要求。生物制造观越来越多地被引入制造系统，以满足制造系统新的要求。（2）为支持快速敏捷制造，几何知识的共享已成为制约现代制造技术中产品开发和制造的关键问题。例如在计算机辅助设计与制造(CAD／CAM)集成、坐标测量(CMM)和机器人学等方面，在三维现实空间(3-Real Space)中，都存在大量的几何算法设计和分析等问题，特别是其中的几何表示、几何计算和几何推理问题；在测量和机器人路径规划及零件的寻位(如Localization)等方面，存在C-空间 (配置空间Configuration Space)的几何计算和几何推理问题；在物体操作(夹持、抓取和装配等)描述和机器人多指抓取规划、装配运动规划和操作规划方面则需要在旋量空间(Screw Space)进行几何推理。制造过程中物理和力学现象的几何化研究形成了制造科学
中国发展先进制造技术之我见
中国发展先进制造技术之我见 姓名：李福彬 班级：11020143 学号：50
中国发展先进制造技术之我见 一、什么是先进制造技术，内涵及特点。 先进制技术(Advanced Manufactuing Technology)，简称AMT，具体地说，就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。主要包括：计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。 目前对先进制造技术尚没有一个明确的、一致公认的定义，经过近年来对发展先进制造技术方面开展的工作，通过对其特征的分析研究，可以认为：先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。它具有以下特点： （1）先进制造技术的实用性 先进制造技术最重要的特点在于，它首先是一项面向工业应用，具有很强实用性的新技术。从先进制造技术的发展过程，从其应用于制造全过程的范围，特别是达到的目标与效果，无不反映这是一项应用于制造业，对制造业、对国民经济的发展可以起重大作用的实用技术。先进制造技术的发展往往是针对某一具体的制造业（如汽车制造、电子工业）的需求而发展起来的先进、适用的制造技术，有明确的需求导向的特征；先进制造技术不是以追求技术的高新为目的，而是注重产生最好的实践效果，以提高效益为中心，以提高企业的竞争力和促进国家经济增长和综合实力为目标。 （2）先进制造技术应用的广泛性 先进制造技术相对传统制造技术在应用范围上的一个很大不同点在于，传统制造技术通常只是指各种将原材料变成成品的加工工艺，而先进制造技术虽然仍大量应用于加工和装配过程，但由于其组成中包括了设计技术、自动化技术、系统管理技术，因而则将其综合应用于制造的全过程，覆盖了产品设计、生产准备、
虚拟制造技术
1、前言 随着国民经济的高速发展，人民生活水平的大幅提高，人们对汽车的需求量越来越大，汽车模具的市场竞争也越来越激烈。“质量好”、“精度高”、“价格低”、“交货期短”等是人们对现代汽车模具的基本要求。但是，汽车模具是一种大型模具，它体积庞大、结构复杂、尺寸精度和表面粗糙度要求较高，制造相当困难。而且，为了减轻模具的重量采用的底座掏空的薄壁式结构和为了维修容易中间型面采用的镶拼结构，给设计和制造带来了更大的困难。通常来说，一个汽车覆盖件零件需要3道或3道以上的工序才能完成，也就是说，生产一个汽车覆盖件零件至少需要3副或3副以上的模具。如果汽车覆盖件零件在设计的时候没有考虑到实际制造情况，那么设计出来的模具在制造的时候可能根本就无法进行加工，或者是制造出来的模具无法生产出预期的产品，从而导致模具的报废，延长产品的开发周期，这种经济损失是无法想象的。但是，模具在设计阶段是无法预料在制造过程中将出现的困难的。虚拟制造技术是一种软件技术，是CAD/CAE/CAM/CAPP和仿真技术的更高阶段，它能在计算机上实现模具从设计到制造到检验的全过程，根据虚拟模型的仿真过程，可以在计算机上根据“实际”的加工情况来修改模具的设计，避免了在模具制造过程中可能出现的问题，从而达到缩短模具的开发周期、降低开发成本、提高生产效率的目的，因而是汽车模具开发最有潜力最实用最有效的技术之一。 2、虚拟制造(VM) 虚拟制造(VirtualM anufacturing)又叫拟实制造，是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、信息及制造过程进行全面的仿真，以发现制造中可能出现的问题，在产品实际生产前就采取预防措施，使得产品一次性制造成功，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。在虚拟制造中，产品从初始外形设计、生产过程的建模、仿真加工、模型装配到检验整个的生产周期都是在计算机上进行模拟和仿真的，不需要实际生产出产品来检验模具设计的合理性，因而可以减少前期设计给后期加工制造带来的麻烦，更可以避免模具报废的情况出现，从而达到提高产品开发的一次成品率，缩短产品开发周期，降低企业的制造成本的目的。 虚拟制造自从产生以来人们就力图给它一个统一的定义，但虚拟制造涉及的知识范围十分广泛，不同的研究人员，出发点和侧重点也不同，因而理解也大不相同，导致虚拟制造至今为止仍没有一个确切的定义。在不同的定义中，我们可以把虚拟制造理解为产品的虚拟设计技术、产品的虚拟制造技术和虚拟制造系统3方面关键技术的一个技术综合。 2.1 产品的虚拟设计技术(VDT) 产品的虚拟设计技术(VirtualD esignT echnology)是面向数字化产品模型的原理、结构和性能在计算机上对产品进行设计，仿真多种制造方案，分析产品的结构性能和可装配性，以获得产品的设计评估和性能预测结果，从而优化产品设计和工艺设计，减少制造过程中可能出现的问题，以到达降低成本、缩短生产周期的目的。 2.2 产品的虚拟制造技术(VMT) 产品的虚拟制造技术(VirtualM anufacturingTechnology)是利用计算机仿真技术，根据企业现有的资源、环境、生产能力等对零件的加工方法、工序顺序、工装及工艺参数进行选用，在计算机上建立虚拟模型，进行加工工艺性、装配工艺性、配合件之间的配合性、连
虚拟制造技术及其应用外文文献翻译、中英文翻译、外文翻译
附录1 外文译文 虚拟制造技术及其应用 摘要：阐述了虚拟制造的基本概念，虚拟制造的核心技术，以及虚拟制造技术应用。 关键词：制造业虚拟制造虚拟现实 0 引言 当今的制造业基本技术日臻成熟，其市场处于以消费者为导向的市场环境下，产品品种、上市时间和用户满意度成为企业取得竞争优势的主要因素。制造业这种全球化的激烈竞争不断催生了各种先进制造技术和新的制造哲理，虚拟制造技术将会在本世纪涌向潮头，其朴素的思想和高新的技术手段都为研究领域和业界所推崇。 虚拟制造就是根据企业市场竞争的需求，在强调柔性和快速的前提下，美国80年代提出的，随着计算机技术和信息网络技术的发展，在90年代得到人们的重视，并获得迅速的发展。 1 虚拟制造 虚拟制造的基本思想是在产品制造过程的上游——设计阶段就进行对产品制造全过程的虚拟集成，将全阶段可能出现的问题解决在这一阶段，通过设计的最优化达到产品的一次性制造成功。 虚拟现实技术是使用感官组织仿真设备的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产生的三维仿真模型的虚拟环境。基于虚拟现实技术的虚拟制造技术在一个统一模型之下对设计和制造等过程集成，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。其目的是在产品设计阶段，借助建模与仿真技术及时地、并行地、模拟出产品未来制造过程乃至产品全生命周期的各种活动对产品设计的影响，预测、检测、评价产品性能和产品的可制造性等等。从而更加有效的、经济的、柔性的组织生产，增强决策与控制水平，有力地降低由于前期设计给后期制造带来的回溯更改，达到产品的开发周期和成本最小化、产品设计质量的最优化、生产效率的最大化。 虚拟制造系统是各制造功能的虚拟集成，它的可视化集成范围包括与设计相关的各项子系统的功能，如用户支持、工程分析、材料选用、工艺计划、工装分析、快速原型，甚至包括制造企业全部功能（如计划、操作、控制）的集成。 虚拟制造系统拥有产品和相关制造过程的全部信息，包括虚拟设计、制造和控制产生的数据、知识和模型信息。虚拟控制制造系统按照功能归集为三种不同类型的子环境，共同构成中心三元耦合的系统模式： （1）虚拟制造设计中心：给设计者提供各种工具以便虚拟设计、虚拟制造，设计出符合设计准则（如DFX）的产品模型； （2）虚拟制造加工中心：研究开发产品制造过程模型和环境模型及其分析各种可行的生产计划和工艺规划； （3）虚拟制造控制中心：评价产品设计、产品原型、生产计划、制造模拟和控制策略等等。 2 虚拟制造技术支持 虚拟制造技术是多学科综合的系统技术，需要研究开发相应的硬件集成系统与软件，就软件技术而言，相关的研究支持如下： 可视化：真实、直观地再现主观产品与客观制造过程；
虚拟制造
1。虚拟制造的定义：虚拟制造是实际制造过程在计算机上的本质实现，即采用计算机建模与仿真技术，虚拟现实或可视化技术，在计算机网络环境下群组协同工作，模拟产品的整个制造过程，对产品设计，工艺规划，加工制造，性能分析，生产调度和管理，销售及售后服务等做出综合评价，以增强制造过程各个层次或环节的正确决策和控制能力2．映射的特性：（1）映射的定义域是实际制造过程，值域是虚拟制造过程，直接结果是全数字化产品，映射的介质是网络计算机环境。（2）该映射是非线性迭代过程，需要多次循环直到满足要求为止。（3）虚拟制造的结果千差万别，难以预测，因而可能是一个混沌的过程。（4）由于人是整个系统的主体，将人的智能以控制参数的形式复合进去，该映射在一定程度上也是可控的。由于不同的人其技术水平和经验不同，因而控制参数具有模糊特性。3 虚拟制造的优势：1缩短了产品的研发周期2 降低了产品的研发成本3 提供了一个先进的制造系统仿真平台4 虚拟制造系统是通过对实际制造系统进行抽象，分析，综合，得到实际生产的全部数字化模型 5 虚拟制造的相关技术包括：输入，输出设备及计算机硬件技术、集成这些硬件系统的电子技术和软件技术。6 虚拟制造技术的核心与关键技术：计算机仿真优化设计、三维建模技术和网络技术。7其他的先进技术有哪些： 1 计算机集成制造系统与虚拟制造系统2 敏捷制造与虚拟制造技术3 并行工程与虚拟制造技术4 精益生产与虚拟制造技术5 绿色制造与虚拟制造技术6智能制造与虚拟制造技术1 虚拟现实（VR、Virtual Reality）又称虚拟环境（VE）：虚拟现实是由计算机生成的，通过视听触觉、嗅觉等多通道作用于用户，使之生产身临其境感的交互式计算机仿真，是一种可以创造和体验虚拟世界的计算机系统。2，虚拟现实的特征（1）多感知性（2）沉浸感（3）自治性（4）交互性3，虚拟现实的系统组成（1）检测输入装置（2）图像生成和显示系统（3）音频系统（4）力、触觉系统（5）高性能计算机系统（6）建模系统4虚拟对象的模型主要包括：几何模型、物理模型、运动模型、声音模型等5对象的几何模型：就是用来描述对象固有形状和外表的抽象模型，通常首先用三角形或多边形构造对象的几何外形，然后对几何模型进行纹理，颜色，光照等处理，后者称之为形象建模6 几何模型的生成方法：1测试法 2 CAD法 3二维视图变换法7 纹理的定义：是指物体表面细微的凹凸不平的条纹，可以用随机扰动法生成，即在表面各点法线方向附加微小的随机扰动量，从而产生表面微观不平度。1 虚拟制造系统的定义：是现实制造系统在虚拟环境下的映射，是现实制造系统的模型化，形式化以及计算机化的抽象描述和表示2 虚拟制造系统的功能需求：1工厂和产品生命周期中的全部活动的集成2 各种硬件软件人员及各种标准的集成虚拟世界与真实世界的集成3 虚拟制造系统的仿真需求：（1）虚拟制造系统的仿真是虚拟环境下的全方位仿真，是产品从设计生产销售到消费的全生命周期仿真（2）仿真器具有多种输入方式3）真实感输入4 虚拟制造系统的机构需求： 1 功能等价性（1）语义一致性（2）数值精确度（3）响应时间2 结构相似性3 开放性和柔性4 系统应满足分布式协同工作和动态运行操作5虚拟制造模式（前三种）1以设计为中心的虚拟制造为产品设计，产品评价和异地协同设计提供模拟环境。该环境集成了计算机分析，网络通信，可视化仿真技术等开发工具，以支持面向设计与管理的全球化合作2 以生产为中心的虚拟制造以生产为中心的虚拟制造主要研究内容包括车间设备的配置及分布，生产调度，生产环境的布局设计，设备集成，生产组织调度等。其输出是资源需求规划，生产规划，供货计划及精确的成本信息等3 以控制为中心的虚拟制造是将仿真加到控制模型和信息处理中，以实现基于仿真的最优化控制4 以加工为中心的虚拟制造以加工为中心的虚拟制造目标是研究产品的可加工性，6虚拟制造的结构体系结构有： Mediator体系、Iwata体系、分布式体系、虚拟开发平台体系等7 Mediator体系是通过一个开放式的信息和知识库体系，以提供一套支持复制制造环境的柔性管理技术。着重处理和解决了这种情况下的知识支持及通信技术。8 Mediator 体系是一个侧重于知识信息的管理体系，它考虑了多软件，多地域的集成9 Iwata体系的基本组成：虚拟信息系统VIS、虚拟物理系统VPS 、定时控制器和数据游览器组成10 系统建模是虚拟制造系统的核心，是构成虚拟制造的基础。在虚拟制造系统中，需要采用综合的、各阶段都连贯一致的模型表示方法，使后续操作可以利用前阶段的模型数据11 虚拟制造系统模型：实质上是真实制造系统要素的数字化表达，主要包括产品模型过程模型和生产系统模型，又称3P模型12 过程模型：过程模型有多种形式，如基于理论的物理模型和数字模型，基于经验的统计模型，基于计算机的过程仿真模型，以及列举方法表达的图表和规划等过程模型的有效表示是非常重要的，他提供了同虚拟制造环境的通信机制13 基础模型制造层用以建立描述制造过程及对象的基础模型14面向对象方法的基本特征：（1）抽象性（abstraction）（2）分类性（classification）（3）关联性（association）（4）组装（composition）（5）继承性(Inheretance)15结构式对象模型方法：结构式对象建模方法是基于面向对象方法的封装，继承与关联特性，利用派生图，对象图，事件转移图和状态转移图四种模型描述系统的组成及关系16 构成一个Petri网的基本要素有库所、变迁和令牌。17 问题求解是建立模拟系统的最终目的，归纳推理，演绎推理和推断推理是问题求解的基本方法18 从本质上说，多Agent系统是一种协同求解方法，全局目标的实现是各个Agent相互协作的结果19产品模型是用来表示制造过程中被制造对象的模型，它包括目标产品，零部件，毛坯及中间产品20 产品建模方法的发展过程：1 面向过程的产品模型2 面向几何的产品模型3 面向特征的产品模型4 面向知识的产品模型5 集成产品模型21 现代制造系统中的设备、仪器及工具主要包括物料处理设备和运输系统。22设备模型应当实现（1）物理设备几何特征的真实表达。可真实地复现物理设备的三维实体模型，体素特征和材料纹理特征。（2）物理设备系统操作的精确表达，以动画形式表达设备行为运动学，动力学信息。（3）系统性能，可靠性，灵敏性的精确估计。23 基本模型由基本模型—特征—体素三个层次组成，基本模型和特征为上层数据，而体素为底层数据。24 约束有一元约束和二元约束，尺寸约束属于一元约束，它包含一个几何参数和一个实值参数。1 STEP的定义：就是国际化标准组织（ISO）正在制定的一个产品数据表达与交换标准。STEP的目标：提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期中的相关数据STEP的标准体系结构： 1描述方法 2集成资源 3应用协议 4一致性测试方法论 5框架、实现方法 6抽象测试集虚拟样机的概念：在虚拟现实环境下模拟产品的设计、制造仿真、装配仿真等过程。4 虚拟样机与数字样机的区别：在CAD环境下的虚拟样机则采用数字样机的概念。5 数字样机按照承担的功能可分为：几何样机、性能样机、功能样机。6 数字样机关键技术包括：三维几何建模技术、产品数字化定义方法、数字化装配技术分析与仿真技术。7 三维几何建模方法：三维几何建模技术是数字样机的核心制程技术，它为数字样机的形状表达提供基本的建模工具和方法。四种方法：线框模型、表面模型、实体模型、特征模型。8 一个合理的产品结构不应当一颗装配书鼓励的表示，而应当使产品的结构具有产品定制功能、产品结构的整体控制功能。产品定制功能是通过产品结构树，根据用户的个性化需求，快速制定出一个产品的结构。10（论述题）数字化预装配数字化预装配是数字样机和虚拟设计的一个重要组成部分。其内容包括产品的装配建模、装配零件之间的约束、装配的间隙分析、可装配性分析与评价。（1）装配建模：包括产品结构设计和信息建模。在产品设计过程中，装配设计是在概念设计之后进行的，它可以将概念设计中的模糊、不确定的构思，通过产品结构和逐步求精细化，设计产品的整体装配结构，为详细设计提供一个基本框架。装配建模可以利用装配建模工具建立装配树。在装配建模中，信息量的大小是影响产品操作、浏览的一个重要因素，解决信息量大的方法有：（1）1）减少每次装配的零件数目。2）减少几何信息3）减少其他模型信息量（２）．装配零件之间的约束数字化装配并不是简单的零件堆积，而是对装配零件进行几何或参数约束，模拟实际的装配条件。常见的约束类型有：面贴合、面对齐、角度约束、平行约束和垂直约束、对称约束、距离约束、相切约束（３）．装配的间隙分析数字样机通过奸细分析判断装配的可行性。目前的装配间隙分析主要是从静态的干涉角度进行检查。主要有５钟干涉检查结果：无干涉、软干涉、接触干涉、硬干涉、包容（４）．可装配性分析与评价可装配性指产品及其装配件易装配的能力和特性，是衡量装配结构优劣的重要指标11 并行设计：是以并行工程的思想贯穿于产品设计过程的一种集成化设计方法。12 DFM方法强调制造对设计的约束，在产品的设计阶段，分析制造因素对设计的影响。13 产品可制造性评价指标：技术指标、经济指标。1 虚拟装配系统包括：虚拟装配环境、虚拟零件设计、装配工艺规划、工作面布置、装配操作模拟2虚拟现实的三个特点：沉浸感、交互性、想象力3 装配工艺规划是连接装配设计和装配实施的桥梁。4 所谓装配序列的几何可行性是指：从几何约束角度来讲，两个装配单元之间的装配操作或分解操作不存在几何干涉现象。5 装配序列生成时所需要的装配信息主要包括零件的几何信息、非几何信息以及零件之间配合约束关系信息。6装配序列规划分类：1按装配的单调性分（1）单调装配规划（2）非单调装配规划2 按装配的序列性分（1）序列装配规划（2）非序列装配规划3 阿布装配的线性或非线性分（1）线性装配规划（2）非线性装配规划7 装配路径规划的内容主要包括：装配体及其相关的数据结构模型的前置处理、分离方向的确定、分离平移量的确定、拆分方向的确定和干涉检查。8 数字化装配路径规划方法主要有两种：可视图法和平移边界法。9 装配序列的选择方法：基于最短时间的装配序列、基于最低成本的装配序列、基于装配设备利用率最高的装配序列。1加工过程仿真包括：NC切削过程仿真、焊接过程仿真、冲压过程仿真、浇注过程仿真。2 切削过程仿真研究内容：1是刀具路径仿真2是评估加工工艺中规定的工艺参数是否合适。3 （论述）虚拟加工环境及系统应该具有以下功能1全面逼真的反应现实加工过程，在仿真中，人们可以直接“观察”全部的加工过程包括工件的装夹定位、机床调整、切削、检测等。2 可以真实的描述加工过程的物理效应，例如工件的切削温度与应力的分布，工件的变形等 3 能对加工过程中出现的碰撞、干涉进行检测，并提供报警。4 可以对工夹具的实用性进行评估，对产品的可加工性和工艺规程的合理性进行评估 5 对加工精度、表面粗糙度、加工时间等进行精准的估计，为宏观仿真提供数据。4 虚拟加工过程定义：在NC指令的驱动下，由机床刀具模型的运动过程和工件模型的变形过程构成5 虚拟加工过程4个仿真：1刀具运动轨迹的仿真 2夹具安装使用过程仿真 3机床运动过程仿真。4材料去除仿真。6在虚拟环境中，加工过程表现为包括时间在内的四维过程，建模时，需要将表达加工环境的实体几何模型、运动模型和表达加工过程的物理模型结合起来。7 数控机床零件几何模型之间的装配约束关系主要包括三类：几何约束、运动约束和排斥约束。8 数控机床定义：通过数控系统控制机床个运动轴的运动来实现工件与刀具之间的相对运动，从而完成切削加工的空间机构。9数控加工过程几何仿真技术包括定性图形显示和定量检验二个方面。根据建模方法特点，将数控加工过程几何仿真技术分为四类：直接实体建模、光线表示法、离散矢量法和空间分割法。10碰撞与干涉：主要包括检验刀具和主轴相对于非加工部位如夹具、工件非加工部位的干涉现象。碰撞与干涉检测方法：包容盒检测法、分层检测法。11 刀具轨迹生成目标：使所生成的刀具轨迹满足无干涉、无碰撞、轨迹平滑、切削负荷定性好、编程效率高、代码量小的要求。12刀具轨迹生成方法：1参数线法 2CC路径截面法 3CL路径截面法 4导动面法 5等距面法 6刀具接触点法13 NC加工过程物理建模与仿真包括：1切削力的建模与仿真 2切削温度的建模与仿真3加工震动模型 4加工误差模型与评估 5加工表面粗糙度预测与仿真。14表面粗糙度是最重要的表面质量特征参数之一。