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新型机电产品开发中虚拟制造技术的应用

更新日期:2007-07-17  作者:  来源:光学精密机械网(ChinaOptic.Com.Cn)收集整理

    面向产品全生命周期的虚拟产品创新和协同管理方案

    面向产品全生命周期的虚拟开发系统,借助於并行工程管理策略和PDM集成技术,在设计产品时不仅考虑产品的功能和结构,而且考虑产品全生命周期的所有环节,如规划、设计、制造、营销、运行、使用、维护、服务、环保、回收等,以求产品的综合优化。虚拟产品开发过程中虽然存在局部串行现象,但从系统的整体来看,各模块又是并行作业。

    面向产品全生命周期的虚拟产品创新和协同管理方案如图1所示。该方案打破了产品设计人员与生产制造人员、销售人员及产品最终使用者之间沟通的技术障碍,借助网络协同管理,使企业的产品创新能力获得极大提升。图中各功能模块依赖PDM进行产品数据集成,这里的集成包括两方面的含义:一是PDM与系统各工具软件的集成,二是各工具软件自身众多模块的集成。通过PDM集成系统的图形和文档数据、业务和经验数据、交流和沟通数据,使虚拟产品开发系统的各功能模块相互联系、相互依存、协同发挥、共享资源及并行工作,保证信息流在虚拟企业内外畅通无阻。

    虚拟产品开发系统的关键技术

    零件三维造型

    零件三维造型是虚拟产品开发的核心内容,其进一步的应用是虚拟装配、动态过程仿真、图形数据处理、有限元分析和动画制作等。零件三维造型的方法有曲面造型、实体造型或实体曲面一体化混合造型等。目前,实体造型技术主要以参数化设计和面向特征设计为主。参数化设计是虚拟设计的重要方向,目前大多数CAD软件都提供这项功能,让用户方便地反复修改设计参数。此外,采用的“精确特征实体造型”技术抛弃了传统的体素拼合和交并差的繁琐方式,使整个设计过程更加直观、简单。大多数三维CAD软件都提供独立环境的曲面造型工具,可任意造型与编辑复杂曲面,并通过曲面和实体之间的相互配合,实现曲面裁剪实体、曲面生成实体、曲面约束实体等混合造型操作。 字串6

    虚拟装配 字串8

    在对部件或整机进行有限元分析或动态分析之前,要先对已完成造型设计的虚拟零件进行虚拟装配。虚拟装配是零件模型按约束关系进行重新定位的过程,它根据产品设计的形状特性及精度特性,真实地模拟产品的三维装配过程。常见装配方法有约束装配法(如共轴、平衡、重合、垂直等约束关系)和借助精确定位工具(如CAXA实体设计V2软件的三维球)进行无约束装配。装配完後一般进行干涉检查,以检验零件间有否发生干涉或超过了定义的间隙限制,虚拟装配直接影响後续的有限元分析和动态仿真的结果。

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