虚拟设计与制造技术

虚拟设计与制造技术一．①.什么叫虚拟现实技术？答：虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过使用各种特殊装置将自己“投射”到这个环境中，并操作、控制环境，实现特殊的目的，即人是这种环境的主宰。②.简述虚拟制造系统分类。答：a.以模型为核心，虚拟制造系统分为：产品模型、过程模型、活动模型、资源模型。b.虚拟制造的根本目的是利用计算机生产出虚拟产品。实际的制造系统可以抽象成由物理系统、信息系统和控制系统组成的集合。对应于实际的制造系统，在虚拟制造系统中可以划分出对应的层次：虚拟物理系统、虚拟信息系统和虚拟控制系统。根据不同生产阶段所面对的不同对象，可以将虚拟制造分为3类：以设计为核心的虚拟制造，以生产为核心的虚拟制造和以控制为核心的虚拟制造。以设计为核心的虚拟制造，其主要目标是优化产品设计、优选工艺和加工方案；以生产为核心的虚拟制造，其主要目标是优化资源，对选择工艺进行评价和验证；以控制为核心的虚拟制造，其目标为优化车间控制的制造过程。二.简述虚拟设计技术含义及分类。答：虚拟设计技术是一种新兴的多学科研成果交叉技术。它涉及多方面的学科研成果与专业技术，通过以虚拟现实技术为基础，以机械产品为对象，把设计人员从传统的感器与多维的信息环境进行交互，同时利用这项技术也可以大大地减少实物模型和样同的制造。虚拟设计按照配置的档次可分为两大类：一种是基于PC机的廉价设计系统；另一种是基于工作站的高档产品开发设计系统。虽然是两种系统，但它们的工作原理是基本相同的。PC机系统，它的优势主要在于价格低廉，对小型虚拟设计系统的开发非常适宜，并且它的用户广泛，所以具有良好的市场前景。随着PC机性能的迅速提高，越来越多的问题完全可以利用PC机解决，但是由于目前PC机的发展仍不够完善，很难胜任大型复杂产品的虚拟设计，因此对于这些复杂产品的虚拟设计系统，高档的工作站仍是不可取代的硬件平台。虚拟设计技术是以计算机辅助设计（CAD）为基础，利用虚拟现实技术发展而来的一种新的设计系统。这种设计系统按应用情况又可分为增强的可视化系统和基于虚拟现实的CAD系统。增强的可视化系统：利用现行的CAD系统进行建模，通过对数据格式进行适当的转换输出虚拟环境系统。在虚拟的环境中利用三维的交互设备（如头盔式显示器、数据手套等）在一个虚拟真实的环境中，设计人员对虚拟模型进行各个角度的观察。基于虚拟现实的CAD系统：利用这样的技术用户可以在虚拟环境中进行设计活动。与纯粹的可视化系统相反，这种系统不在使用传统的二维交互手段进行建模，而直接进行三维设计。与增强的可视化系统相同，利用三维的输入设备，与虚拟环境进行交互。三.简述虚拟制造技术的含义、应用及意义。答：含义：虚拟制造技术（virtualmanufacturingtechnology，VMT）是一门以计算机仿真技术、制造系统与加工过程建模理论、VR技术、分布式计算理论、产品数据管理技术等为理论基础，研究如何在计算机网络环境及虚拟现实环境下，利用制造系统各层次及各环节的数字模型，完成制造系统整个过程的计算与仿真的技术。应用：1．虚拟企业。虚拟企业建立的一个重要原因是，各企业本身无法单独满足市场需求，迎接市场挑战。因此，为了快速响应市场的需求，围绕新产品开发，利用不同地域的现有资源、不同的企业或不同地点的工厂，重新组织一个新公司。该公司在运行之前，必须分析组合是否最优，能否协调运行，并对投产后的风险、利益分配等进行评估。这种联作公司称为虚拟公司，或者叫动态联盟，是一种虚拟企业，它是具有集成性和实效性两大特点的经济实体。在面对多变的市场需求时，虚拟企业具有加快新产品开发速度、提高产品质量、降低生产成本、快速响应用户需求、缩短产品生产周期等优点。因此，虚拟企业是快速响应市场需求的部队，能在商战中为企业把握机遇。2．虚拟产品设计。飞机、汽车的设计过程中，会遇到一系列问题，如：其形状是否符合空气动力学原理，内部结构布局是否合理，等等。在复杂管道系统设计中，采用虚拟技术，设计者可以“进入其中”进行管道布置，并可检查能否发生干涉。美国波音公司投资上亿美元研制波音喷气式客机，仅用一年多时间就完成了研制，一次试飞成功，投入运营。波音公司分散在世界各地的技术人员可以从客机数以万计的零部件中调出任何一种在计算机上观察、研究、讨论，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。3．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、工装和工艺参数的选用以及加工工艺性、装配工艺性等均可建模仿真，可以提前发现加工缺陷，提前发现装配时出现的问题，从而能够优化制造过程，提高加工效率。4．虚拟生产过程。产品生产过程的合理制定，人力资源、制造资源、物料库存、生产调度、生产系统的规划设计等，均可通过计算机仿真进行优化；同时还可对生产系统进行可靠性分析。对生产过程的资金和产品市场进行分析预测。从而对人力资源、制造资源进行合理配置，对缩短产品生产周期、降低成本意义重大。意义：1.提供关键的设计和管理决策对生产成本、周期和能力的影响信息，以便正确处理产品性能与制造成本、生产进度和风险之间的平衡，作出正确的决策；2.提高生产过程开发效率，可以按照产品的特点优化生产系统设计；3.通过生产计划的仿真，优化资源的利用，缩短生产周期，实现柔性制造和敏捷制造；4.可以根据用户的要求修改产品设计，及时作出报价和保证交货期；