產(chǎn)品創(chuàng)新與集成產(chǎn)品開發(fā)(編輯修改稿)
2025-01-26 03:25 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 件的三維實體模型，然后在計算機上進行數(shù)字化裝配，從而得到了整個動力傳動系統(tǒng)的數(shù)字原型(Digital Prototyping) 。? 在數(shù)字原型的基礎(chǔ)上，利用機械系統(tǒng)動力學分析 (ADAMS)軟件，分別建立了它們的運動學及動力學分析模型，對其傳動特性進行分析，結(jié)果與實物試驗基本吻合。 虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例? 整車的數(shù)字原型 – 設(shè)計背景? 汽車制造商的目標是要用 36個月或更短的時間推出一種新型號汽車。美國密蘇里州的 QED公司是一家專門從事汽車設(shè)計的產(chǎn)品開發(fā)公司，在Unigraphies CAD／ CAM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上推出 “電子數(shù)學模型分析 ”(EMMA)軟件，它能夠把來自不同CAD系統(tǒng)的零部件數(shù)據(jù)綜合成為整部汽車的三維裝配模型 —— 數(shù)字原型，以便在新產(chǎn)品開發(fā)過程早期發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題。 虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例? 整車的數(shù)字原型 – 設(shè)計過程? 在由瑞典、德國、英國和北美洲的多家公司聯(lián)合設(shè)計的一種新型汽車上，通過 EMMA系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)有 200個問題需要糾正，避免了 50次重大的設(shè)計更改，使這個項目節(jié)約 500萬美元。因為每次重大設(shè)計更改將導致工藝裝備的重新制作，平均需耗費 10萬美元。整車數(shù)字原型大體由 2023多個零部件構(gòu)成，可以把它當成一部真正的汽車去進行技術(shù)評估。 虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例? 整車的數(shù)字原型 – 設(shè)計結(jié)果? 圖示是一輛載重車的數(shù)字原型，包括發(fā)動機、底盤、傳動系統(tǒng)、駕駛室、車輪等所有主要部件和總成。工程師可以從不同的角度去查看它，可把圖象放大或取任一截面 (可移動圖左上角中的線格選定 )，以便詳細檢查可能出現(xiàn)問題的地方，如零部件的相互干擾和間隙大小，以及制造和裝配中的問題等 。虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例? 汽車碰撞仿真 – 任務背景? 提高安全性是汽車設(shè)計中的關(guān)鍵問題之一。仿真技術(shù)為汽車工業(yè)帶來的好處主要是能夠減少樣車 (原型 )上的試驗次數(shù)。樣車不僅很貴，而且在產(chǎn)品設(shè)計完成后才能制造，需要時間。為了推出一種新車型，往往要在樣車上進行幾十次，甚至幾百次試驗，花費幾十萬美元。汽車碰撞試驗是樣車試驗中昂貴的一種試驗，通常只能進行很少次數(shù)，且不一定能找出影響安全性的所有因素。但在整車數(shù)字原型的基礎(chǔ)上，就有可能反復進行多次碰撞仿真，研究不同零部件對安全性的影 響。 虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例? 汽車碰撞仿真– 設(shè)計過程? 美國 ESI公司的軟件可以真實地模擬汽車在 0~100km／ h速度下的碰撞，兩輛寶馬轎車橫向相撞的仿真結(jié)果如圖所示。 虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例? 汽車碰撞仿真– 設(shè)計結(jié)果? 仿真技術(shù)是虛擬產(chǎn)品開發(fā)的重要支撐技術(shù)，已經(jīng)從一種輔助驗證手段變?yōu)樾庐a(chǎn)品開發(fā)的組成部分，進入基于仿真的設(shè)計時代，在產(chǎn)品設(shè)計的早期就開始應用仿真技術(shù)。例如，對一種車型進行改進時，要通過仿真檢驗每一修改對設(shè)計特性的影響，然后逐步進行修改，直至產(chǎn)生新的車型。虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例? 網(wǎng)絡環(huán)境下的工程合作 – 任務背景? 分散網(wǎng)絡化制造為零部件供應商和整機廠的合作提供了前所未有的廣闊前景。例如，加拿大阿培克斯 (Apex Metals)公司是一家金屬沖壓件和組裝件生產(chǎn)公司，與美國克萊斯勒汽車公司保持著密切的合作關(guān)系。兩家公司雖然分別位于不同的國家，使用不同的 CAD系統(tǒng)，但是，兩家公司工程師的合作卻親密無間，仿佛就在同一間辦公室工作。虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例? 網(wǎng)絡環(huán)境下的工程合作 – 合作過程? 克萊斯勒公司設(shè)計的發(fā)動機支架問題。? 通過 “汽車萬維網(wǎng) ”(AutoWeb) 把 CAD數(shù)據(jù)傳至阿培克斯公司 ? 阿培克斯公司從克萊斯勒公司網(wǎng)上下載CAD模型及有關(guān)該支架的技術(shù)資料 ? 改進虛擬產(chǎn)品開發(fā)案例? 網(wǎng)絡環(huán)境下的工程合作 – 設(shè)計結(jié)果? 經(jīng)阿培克斯公司重新設(shè)計的這個零件的厚度從 2． 5mm， 減少到 2mm。 重量減輕了 25％，成本降低 25％，同時又能承受規(guī)定的載荷而不斷裂。這次重新設(shè)計極為成功，阿培克斯公司因此得到了生產(chǎn)這個支架的合同。 虛擬制造 (Virtual Manufacturing)? 基本思想– 虛擬制造 (Virtual Manufacturing)或者稱為數(shù)字化制造?；緲?gòu)思是 “在計算機上驗證產(chǎn)品的制造過程 ”。工程師在計算機上建立過程和設(shè)備的模型，與產(chǎn)品的數(shù)字原型結(jié)合，對制造過程進行全面仿真分析，優(yōu)化產(chǎn)品的制造過程、工藝參數(shù)、設(shè)備性能、車問布局等。 虛擬制造 (Virtual Manufacturing)? 目標– 虛擬制造的目標并不是替代產(chǎn)品制造的物理過程，而是通過建模和仿真來預測制造過程中可能出現(xiàn)的問題，提高產(chǎn)品設(shè)計的可制造性和可裝配性，優(yōu)化制造工藝過程及其設(shè)備的運行工況以及整個制造過程的計劃調(diào)度，使得產(chǎn)品及其制造過程更加合理和經(jīng)濟。? 內(nèi)涵– 通過三維圖形使制造過程可視化，同時借助數(shù)學模型優(yōu)化制造過程，具有可交互性和可操作性，是制造活動的一種驗證工具。? 內(nèi)容– 虛擬制造包括微觀的虛擬工藝過程和設(shè)備、宏觀的虛擬制造系統(tǒng)兩大類。 虛擬制造 (Virtual Manufacturing)? 虛擬工藝過程和設(shè)備– 虛擬工藝過程和設(shè)備是各種單項工藝過程和設(shè)備運行的仿真，如數(shù)控加工、焊接、激光加工、噴漆和裝配等。? 示例– 以虛擬數(shù)控加工 (VNC)為例，說明虛擬工藝過程的功能與作用。虛擬數(shù)控加工是用來模擬與分析數(shù)控加工過程和校驗 NC程序的工具。它是人機交互
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