數字化制造技術的發(fā)展狀況分析-閱讀頁
2025-07-09 14:07本頁面
【正文】 營過程管理問題。 3）三類模型及其仿真的綜合集成就產品制造中所涉及的模型種類來說，大致可以分為三類，即產品模型、制造系統(tǒng)模型和開發(fā)過程（包括設計、加工、裝配、測試等）模型。這里的制造系統(tǒng)是一個廣義的概念，包括物料供應、加工、裝配和檢驗等所有方面。在進行產品開發(fā)時，要考慮的不只局限于與功能需求有關的方面，如形狀、尺寸、結構及各種物理特性，還要綜合考慮諸如制造、裝配、維護、成本等各方面的因素。 B、 以制造系統(tǒng)模型為中心的仿真 包括對于復雜制造裝備（如加工中心、機器人等）的仿 真、對于復雜制造系統(tǒng)（柔性制造車間的設計和運行）的仿真。 C、以開發(fā)過程模型為中心的仿真 這類仿真，包括設計過程的仿真和制造過程的仿真。在設計階段，產品的性能和成本就基本上確定了，而正是因為設計階段的重要性，以及設計過程中多學科協作和反復設計、試驗帶來的復雜性，設計過程的建模和仿真越來越受到人們的重視。制造過程是仿真應用的傳統(tǒng)方面，制造過程的仿真必須把產品模型和制造系統(tǒng)模型結合起來加以考慮，但它不僅僅是兩者的簡單相加，還需考慮控制策略、庫存能力、負載能力等方面的問題。就仿真技術在制造業(yè)中應用的發(fā)展脈絡來看，總的趨勢是由局部到全局，由分散到集成，并更加注重可視化技術的應用及與用戶之間的交互。幾乎每一種制造技術的進步都帶來了相應的模型和仿真應用的發(fā)展，而仿真又是以模型為基礎的[9]。隨著技術的發(fā)展如上所述的CAD/CAM技術的發(fā)展、數字化設計技術等的發(fā)展以及企業(yè)家追求更高的利潤空間，隨著社會整個生產力水平的提高，整個制造行業(yè)提出了更高的技術要求：數字化制造技術，實現生產的無人化、無紙化等生產。1）數字制造裝備化。隨著微型計算機的產生和發(fā)展。相繼出現的數控三坐標測量機(CMM)、工業(yè)機器人和數控機床一起成為重要的數字化加工、測量和操作裝備[7]。實現運動數字化。2）海量信息處理能力的提高。伽馬刀、電鏡一視覺引導的機器人等數字醫(yī)療設備擴展了基于視覺的數字測量儀器的應用范圍。數字裝備的另一個重要的發(fā)展趨勢是加工對象的尺度變化．由毫米、微米到納米，陸續(xù)出現了顯微數字圖像處理設備、電子制造裝備等精密數字制造裝備。系統(tǒng)的形式化、數字化描述與處理成為當前研究熱點，包括海量信息處理．微納識別和分辨率，物理過程仿真與分析(包括有限元方法、三角劃分、復雜邊界物理方程求解等)、網格計算以及物理本質的探索等。但從目前的技術發(fā)展來看，并聯機床還不能成為數控機床的主流產品。在數字裝備的研究方面應該擴大范圍．要大力發(fā)展以電子制造裝備、大型醫(yī)療裝備、精密科學儀器、精密數控裝備等數字裝備為代表的高技術產業(yè)所需裝備。作為現代制造裝備“靈魂”的數控系統(tǒng)已由NC、CNC時代進入了PC—NC和NET—NC時代．其主要目標都是開發(fā)具有智能化和柔性化的新一代開放式數控系統(tǒng)，將各種新工藝、新技術、新方法集成于控制系統(tǒng)的基礎平臺．開發(fā)先進制造裝備的支撐環(huán)境。波音公司設計的777型大型客機是世界上首架以三維無紙化方式設計出的飛機，它的制造成功已經成為虛擬制造技術從理論研究轉向實用化的一個里程碑。目前，虛擬制造技術已經用于產品的裝配和加工過程仿真、產品維修性分析等；自適應控制技術在數控加工程序的優(yōu)化已得到廣泛應用。主要有如下幾點[12]：1）關鍵技術A、制造過程的建模與仿真制造過程的建模與仿真是在一臺計算機上用解析或數值的方法表達或建模制造過程。目前，仿真與建模已成為推進制造過程設計、優(yōu)化和控制的有效手段。網絡化敏捷設計與制造重點發(fā)展領域應包括：敏捷信息基礎結構?；诰W絡的研究開發(fā)，敏捷生產技術[10]。2）核心技術A、計算機輔助工業(yè)設計(CAID)。CAID的一般過程有市場調查、產品概念草圖設計、彩色效果圖設計、三維效果圖設計、三維造型設計、產品零件圖和技術要求說明等。B、計算機輔助設計與制造(CAD／CAM)。CAD／CAM主要是指采用先進的計算機軟硬件手段進行產品三維造型、結構設計、裝配仿真、加工仿真、數控加工編程等，其中產品的三維造型是基礎，從CAD三維模型到數控加工程序的生成通常不需人工干預，可由CAM軟件自動產生。正向設計是指通過工程師對待開發(fā)產品概念的理解來進行產品的設計．即由概念到圖紙或數字模型的過程。反求產品原始設計參數．并在此基礎上進行產品的設計開發(fā)。通常開發(fā)周期較長；逆向設計則較快，可實現一般正向設計無法實現的產品設計，有時只是對成功產品的復制。目前最常用的CAD，CAM設計工具有：UG、Pro／E、CATIA、PowerShape／PowerMill等。對逆向設計而言,如果測量手段為簡單的手工測量或通用三坐標測量機(CMM) ,所得數據較少(一般少于一萬點) ,可使用UG、Pro /E或CATIA進行處理并生成最終三線數模。C、快速成型。這種成型技術可以不必制造模具就做出完整的樣機．不僅可大大加速了新產品的開發(fā)進度。D、三坐標測量及計算機輔助檢測(CMM／CAI)。計算機輔助檢測(CAI或CAV)是最近幾年才廣泛應用的，尤其是在歐美發(fā)達國家．三維掃描測量的一半以上的應用為產品的快速檢測。除了傳統(tǒng)的手工測量外，常見的數字化方法包括三坐標測量機測量、光柵掃描、以及最新的三維激光掃描等多種。主要有龍門式、立柱式、機器臂式等幾種。數字化制造技術與產品的發(fā)展趨勢如下[13]：1 制造信息的數字化制造信息的數字化將實現C A D/C A P P / C A M / C A E的一體化，使產品向無圖樣制造方向發(fā)展，如產品C A D數據經過校核，直接傳送給數控機床完成加工就是一例?，F在不少企業(yè)已在數字化網絡電子商務方面邁出了可喜的四大步：（1）轉變（Transform）。（2）建立（Building）。（3）運用（Run）。（4）利用（Leverage）。可以預料，數字制造的各個子系統(tǒng)將會不斷完善并進入實用階段。在我國利用適用先進制造技術改造傳統(tǒng)制造業(yè)，重點應是擴大利用數字化制造技術改造傳統(tǒng)制造業(yè)，繼續(xù)大力開展數字化制造技術的研究開發(fā)。伴隨著網絡化、信息化的飛速發(fā)展，必將推動數字制造技術的快速發(fā)展和廣泛應用，數字制造技術將日趨完善，數字制造系統(tǒng)將成為新一代制造系
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