虚拟制造技术论文

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虚拟制造技术论文范文第1篇

关键词：虚拟制造技术；现代机械工程设计；机械制造；机械产品；机械设计

文献标识码：A中图分类号：TH166文章编号：1009-2374（2016）05-0073-02

作者简介：伊纪斌（1994-），男，山东淄博人，山东理工大学国防教育学院学生，研究方向：机械设计

随着知识经济和工业制造的快速发展，现代化的市场要求产品生产厂商要以最快的速度、最优的品质、最短的研发时间、最低的成本消耗和最佳的服务来满足顾客的需求。传统设计一般是在图纸结合产品的特性和设计的具体要求进行的，在机械设计的过程中需要提前对设计中的设备装配的干扰因素的不确定进行考虑，但是产品在装配中的缺陷只有在产品开发的后期才能暴露出来或者在产品的试制阶段和装配中显现出来。如果设计的零件已经开始投入生产了，那么损失就更加严重了。产品的质量在传统的设计和制造方式上不能得到很好的保证，并且传统设计的工艺比较粗糙、开发的效率低、花费时间比较长、耗费的资金比较大。在变化速度快、持续性发展和不可预测性市场中难以适应。因此，企业的生产活动需要具备高度的柔性和快速的反应，与此同时信息技术的飞速发展保证了机械制造的先进性，信息化的使用对于现代机械工程设计十分重要。

1虚拟机械制造技术

以往传统的机械设计技术的设备条件比较差，设计技术性不强，传统的设计观念比较保守，设计的手段主要依靠的是粗略的计算和估算，主要是在较多的简化和静止化假设中完成机械工程的设计，传统设计具有较大的随意性，并且设计的关键过程还对设计者的经验和设计习惯具有很大的依赖性。设计的过程很难实现合理、高效和准确。但是在现代化虚拟设计的相关技术可以很好地实现设计经验依赖性强、设计过程静态性和设计理念随意性向现代化设计精确性、以数据知识工程和专家系统为保证的设计方式的发展，虚拟计算机技术需要对必要的信息进行检索、分析和收集。最终找出最优的设计方案和数值运算的方式，当然也会对CAD技术和人工智能技术、数据库技术等进行大量的应用。虚拟机械制造技术主要是在虚拟环境下对计算机的模型进行虚拟分析的一种计算机设计技术。该技术集成并综合应用了综合性的机械制造环境，主要包括了各种仿真、分析、应用等工具以及信息模型和控制工具等。虚拟制造需要经历的主要阶段有装配产品的概念设计、动态仿真、回收利用。依靠虚拟制造技术，机械设计人员不需要将所有的零件设备生产制造出来，可以通过对零件模型的建立，随后对零件进行虚拟装配，并对各零件部位之间的装配间隙进行干涉、对装配的状态实现检查，对零件设计中的错误及时发现，如果零件不符合设计要求，可以依靠计算机技术方便及时更改模型，最后形成新的零部件设计图和装配图，达到设计、装配和制造检验的协调。

2虚拟制造技术的关键

虚拟制造技术包含了许多方面，主要有设计技术的提出、产品制造过程的抽取、原模型的建立、集成基础结构、建模仿真等。下面就对虚拟制造技术中的关键技术进行详细的介绍：

2.1虚拟技术中的建模技术

虚拟指的是在系统中将现实制造系统映射到虚拟环境下，主要涉及了RMS的模型化、形式化、计算机化的抽象描述和表示。VMS建模的主要内容有生产模型建立、产品模型建立、工艺模型建立的信息化体系结构的建立。生产模型中有静态描述和动态描述两种。静态描述主要是关于对系统生产能力和生产特性。动态描述是在已经被得知的系统状态和需求的性质上对产品的整个过程进行全面的预测。在制造过程中我们将种种实体对象总的称之为产品模型。在产品的模型建立中需要对产品的明细、形状特征等方面进行描述。对于VMS而言，要实现产品实施过程的全部继承必须具备完整的产品模型。因此在虚拟制造中的产品模型不再是单一和静止的，它可以运用抽象的技术实现各种模型面貌的提取。工艺模型主要指的是在制造过程中对产品的工艺参数和关于产品功能的各种因素进行联系，最终实现对产品模型和生产模型之间相互作用的反映。

2.2虚拟制造技术中的仿真技术

仿真指的是通过计算机实现复杂现实系统的抽象化和简洁化最终形成的系统模型，并且在仿真的基础上对模型进行应用，最终得到相应的系统性性能分析。仿真主要以系统模型为主体的研究方法，它对实际的生产系统没有直接的干扰作用，并且仿真系统可以对计算机的计算能力进行应用，实现在短时间内完成在实际工作中需要很长时间的工作，有效缩短了生产决策的时间，最大化地避免了对人力、物力和资金的投入以及浪费。计算机技术还有很好的仿真修复功能，最大化地保证了方案的最优。仿真技术过程的主要步骤有系统研究、数据收集、系统模型建立、仿真算法的确定、仿真模型的计算、仿真模型的运行、结果的输出和分析。仿真在产品的制造过程主要被分为制造的仿真和加工的仿真。在系统产品的开发中主要涉及的是产品建模、设计交互行为仿真等。方便对设计结果的评价，及时进行反馈，降低产品设计中的错误。加工过程的仿真主要有切削、装配、检验及焊接、压力加工和铸造等。以上两种仿真过程是相对独立的，两者不能实现集成，而VM中应建立全面过程的统一仿真。

2.3虚拟制造中的虚拟现实技术

虚拟现实技术的目的是改善计算机的交互方式，提高计算机的可操作性，它是在对计算机图形系统和多种显示以及控制等接口设备的基础上，以交互的三维环境为人提供沉浸体验的技术。虚拟现实技术主要由图形系统和多种接口设备组成，使人在虚拟环境中感受到真实的沉浸感觉，交互性计算机系统是虚拟现实系统的基础。虚拟现实系统中有操作者、机器和人机接口。它帮助提升人和计算机间的和谐度，同时也是最有力的仿真工具。在VRS的作用下实现对真实世界的模拟。在用户交互输入以及输出修改虚拟环境的条件下，使人达到身临其境的沉浸感觉。VM的关键技术之一就是虚拟现实技术。

3机械虚拟样机技术介绍

虚拟样机技术在机械工程设计中被称作机械系统动态仿真技术，它是20世纪80年代在计算机技术的快速发展中发展起来的一种计算机辅助技术。在计算机建立样机模型后，对模型的多种动态性能进行具体的分析，最后对样机方案实现改进。用数字化模型代替物理性的样机。通过虚拟样机技术的作用，简化了机械产品的设计开发过程，有效缩短产品开发的时间，最大程度降低产品的开发成本和费用，实现产品质量和系统性能的提升，使设计产品实现最优化和最具创新性。综合以上优势，该技术一经出现就受到了众多工业发达和高等院校及设计和生产企业的重视，许多著名的产品开发设计者都对该技术进行了引入并运用在自身产品的开发中，并且取得了极好的经济和生产效益。在机械工程设计

中应用仿真技术对零件进行设计、生产工序等方面的选用以及工艺参数、加工工艺、装配工艺等构件的运动性等均可以实现建模仿真。

4虚拟制造技术在机械工程中发挥的优势

4.1强大的通用性和分析处理复杂问题的能力

虚拟样机技术建立和发展的基础是分析力学和多体运动力学，该技术的关键是对复杂机械系统进行自动建模。因此，大多数的虚拟样机技术软件主要运用的是带约束乘子的微分代数混合方程。令每个构件都有六个自由度是它的核心，还要要求其对多余的自由度进行限制，实现其具有良好的通用性，达到适用性强的目的。与此同时，虚拟样机技术还对机械系统的详细环节进行考虑，具体指弹性、接触和摩擦等因素。

4.2为机械系统建模带来便利

传统的机械系统建模中要先建立运动分析，随后在运动分析的基础上进行动力分析，这中间需要许多的图形分析和公式推导。但是图形的分析和公式的推导过程往往比较复杂，并且错误率高。同样的建模过程中设计人员只需要将机械的构成方式和连接方法以及相应的物理参数实施输入，其后的建模和求解只需要计算来完成就可以了，极大地帮助设计人员承担了许多的设计难度。

4.3强大的后期处理能力

在传统的分析方法上通常得出的是大量的数据，数据的理解还要依靠丰富的经验和理论。但是运用虚拟样机计算软件为复杂性的数据提供了可视化技术，使得设计人员直观地看到机械设计的性能和运动效果。

5结语

虚拟制造技术实现了现代工程机械工程设计领域中的设计、试制等一系列过程的直观性。实现了在产品真正制造出来前，可以在虚拟的制造环境中生成产品的原型，更好地替代现实中的硬件产品，更方便地对设计产品的性能和可生产性进行评估，极大地缩短了产品的设计和生产周期，最大化地节约了产品开发的成本，保证产品的开发和设计可以适应市场的灵活性的变化。虚拟制造技术是现实技术和计算机仿真技术在机械制造中的综合应用。在现代化计算机虚拟设计技术的帮助下实现对众多产品的开发和设计，不仅不会造成实际物质的浪费，并且还能更直观地了解产品生产的具体情况，打开了机械制造和设计的全新局面。

参考文献

[1]李锐．虚拟制造技术在现代机械工程设计领域中的应用[J]．河南科技，2013，（13）．

[2]刘玲娣．浅谈虚拟制造技术在农机设计制造中的应用[J]．河北农机，2013，（2）．

[3]孙福臻，阎勤劳，单忠德，等．机械虚拟现实技术的应用与发展[J]．机械设计与制造，2010，（5）．

[4]郝虎．虚拟样机技术在采煤机械设计中的应用[J]．城市建设理论研究（电子版），2011，（25）．

[5]陶表达，姚桂玲．虚拟技术在现代机械产品研发中的应用[J]．湖北第二师范学院学报，2010，（2）．

虚拟制造技术论文范文第2篇

论文语种：中文

您的研究方向：管理

是否有数据处理要求：否

您的国家：北京

您的学校背景：北京理工大学

要求字数：6000 (开题报告)

论文用途：硕士毕业论文

是否需要盲审(博士或硕士生有这个需要)：否

补充要求和说明：先要一个开题报告! 正式毕业论文的要求 学校还没通知 开题报告要求 见 附件 题目方向是 三维制造工艺 对机加企业(车间) 的影响 或 数字化制造 对机加企业(车间)的影响 (最好是针对航天制造企业)

北京理工大学研究生院工程硕士学位论文开题报告：基于三维模型的工艺对技术对航天制造企业生产效率的影响

一、学位论文选题的目的和意义

1.1 选题背景

进入21世纪,数字化设计制造技术在国际航空制造业新产品研制中发展迅猛,传统的以模拟量传递为基础的设计制造手段，已经逐渐被以数字量传递为基础的数字化手段所代替,通过全面采用数字化产品定义、数字化预装配、产品数据管理、并行工程和虚拟制造技术,极大缩短了机型研制周期、提高了产品质量。

二、本选题研究领域历史、现状、发展趋势分析

三、研究方案

四、研究计划进度表

五、经费预算

六、参考文献

[1] masuzwa t, fujino m, kobaryashik. wire elctro-discharge grinding for micro-machining [j]. annals of the cirp, 1985, 34(1): 431-434.

[2] yan b h., chung tsai h, yuan huang f. the effect in edm of a dielectric of a urea solution in water on modifying the surface of titanium [j]. international journal of machine tools and manufacture, XX, 45(2): 194-200.

[3] assarzadeh s, ghoreishi m. neural-network-based modeling and optimization of the electro-discharge machining process[j]. XX, 39(5): 488-500.

[4] soni j s. micro-analysis of debris formed during rotary edm of titanium alloy(ti 6a1 4v) and die steel(t 215 cr12)[j]. wear, 1994, 177(1): 71-79.

[5] murti v s r, philip p k. an analysis of the debris in ultrasonic-assisted electrical discharge machining[j]. wear, 1987, 117(2): 241-250.

[6] 冯新明,张固.数字化技术在新支线项目研制中的应用[j].航空制造技术,XX(10):56-59

[7] 中航商用飞机有限公司.arj21数字化样机实施规定[g].新型涡扇支线飞机项目,XX

[8] 杨玺.基于单一产品数据源的飞机制造信息管理研究[d].北京航空航天大学博士学位论文,XX.

[9] 卢鹊.大型飞机的并行数字化定义技术研究[d].北京:北京航空航天大学,XX.

[10]范玉青.飞机数字化装配技术综述[d].航空制造技术,XX(10): 44-48.

虚拟制造技术论文范文第3篇

【摘要】在对绿色制造概念介绍的基础上,介绍了模具绿色制造的整个生命周期,包括绿色设计、绿色制造、绿色包装、绿色维护和绿色回收、再处理等阶段,并结合锻模、冲压模、注塑模具自身的特点,具体阐述了基于绿色制造的模具设计与制造的原则与方法。指出了模具的设计和先进制造技术与绿色思想的结合是模具工业的发展必然。

【关键词】绿色制造;模具;先进制造技术

制造业是社会经济向前快速发展的重要支柱产业,制造业在将制造资源转化成产品以及随后产品的使用和废弃后的处理过程中,将会给生态环境带来了不同程度的污染。对于制造业来说,未来所面临解决的重大问题是如何减少资源的消耗和尽可能少地产生环境污染。因而绿色制造(GreenManufacturing)应运而生,其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中,对环境的负影响最小,资源使用效率最高[1-2]。绿色制造主要包括以下几方面内容:一是制造问题,包括产品生命周期全过程;二是环境影响问题;三是资源优化问题。绿色制造就是这三部分内容的交叉和有机集成。

模具是制造业中使用量大、影响面广的工具产品,是工业生产当中的基础工艺装备。它的生产技术水平的高低,已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。传统的模具设计过程一般仅仅需要考虑模具产品的基本属性,如模具的功能、质量、成本和寿命等等,而很少、甚至不考虑它的环境属性和对资源、能源造成的浪费。模具工业作为制造业的一个重要组成部分,并且在我国得到迅猛发展,因而在模具行业中提倡绿色制造尤为重要。

1模具的绿色制造

由绿色制造的概念可知,“绿色模具”不仅仅指在使用时对环境的影响小,还应是从制造到报废的整个生命周期内对环境的破坏是最小的。因此,模具的绿色制造设计要求设计者在构思阶段就要优先考虑模具产品的环境属性(模具的可拆卸性、可再次回收性等等),然后再考虑原有应该考虑的模具产品应用的基本属性[3]。总的来说,模具绿色制造的整个生命周期包括绿色设计、绿色制造、绿色包装、绿色维护和绿色回收、再处理等阶段。

1.1模具的绿色设计:模具绿色设计对模具绿色制造有着非常重要的地位,这一步解决的好坏直接影响到最终利用模具加工产品的绿色生产问题。

1.1.1模具材料的选择:模具材料的选择是模具产品设计的第一步。模具材料的“绿色程度”对最终产品的“绿色性能”具有非常重要的影响。因此,绿色模具设计必须建立在绿色模具材料基础上。绿色模具材料应是低能耗、低成本的材料,尤其是少污染的材料;是易加工和加工过程中无污染或少污染的材料;是易回收处理、可重复多次使用或可降解的材料。比如,可选择优质镜面模具钢加工型腔,辅之以良好的抛光手段;直接用不锈钢材料来加工防腐的模具,以替代表面处理的方式。另外除在材料上选用不锈钢来避免使用电镀外,也可采用镍磷镀替代电镀铬,因为镍磷镀在对氯化氢气体的防腐上要优于电镀铬,且前者对环境的危害也要小于后者。

1.1.2延长寿命的模具设计:延长产品寿命是绿色制造的主要手段之一。对于锻造模具,在提高模具寿命方面已有很多的措施,如正确选择分模面位置、选择适当的飞边槽、选择合适吨位的锻造设备、在一副锻模上开设两个终锻模膛分别单独使用等。对于冲压模具,如冲压间隙值的合理选取、尽量压缩凸模工作部分长度、采用弹性卸料板、改进凸(凹)模的结构如采用一模多形、一形两用和拼装式模具来提高模具的利用率。对于注塑模具,如采用随形冷却水道可提高注塑精度和模具使用寿命;将模具型芯由整体结构改为镶拼式结构,可解决模具的变形问题,提高模具寿命。

1.1.3模具的可回收性设计:模具的回收性设计是指在模具产品绿色的设计初期充分考虑产品中所用各种材料的回收、再利用的可能性、回收处理的方法、回收性的技术经济评估以及回收性的结构框架设计等有关一系列问题。这样就可在后续生产中尽可能节约材料,减少浪费。因此,因避免或不要过多使用铜、铅等有害或对环境有重污染的材料;尽可能减少所用材料的种类;避免使用与现有标准循环再回收过程中不相兼容的材料;多使用无需特殊工具的连接件;设计时尽可能允许使用现有的一些可重复利用的零部件等。

1.1.4模具的可拆卸性设计:模具可拆卸性对于模具绿色制造来说是很重要的。当模具在使用过程中部分零部件由于承受过大的摩擦与冲击磨损较大时,只需更换这部分零部件模具仍可使用。此外,有时只要更换凸、凹模即可实现一种新产品的生产。如果模具不具备可拆卸性不仅回造成大量可重复零部件材料的浪费,而且因废弃物处理不好导致严重的环境污染。因而在设计初期就要考虑模具结构易于拆卸,维护方便,这样就便于在后续回收处理中再利用。因此,在模具设计时应尽可能选择通用结构,以便更换;在满足强度要求的前提下,尽量采用可拆卸联接(如螺纹联接),不用焊接、铆接、胶接等;不用或少用过盈配合;采用组合模架。

1.1.5模具设计的标准化、规范化、系列化:无论是锻造、冲压模还是塑料模,都有必要向标准化、规范化、系列化方向发展,模具标准化是组织模具专业化生产的前提,而模具的专业化生产是提高模具质量、缩短模具制造周期、降低成本的关键。模具设计向标准化、规范化、系列化方向发展,便于采用和购买模许多规格的标准模架及其它标准件,而这些模架及标准件又可由专门的厂家、企业通过社会化分工进行生产,从而使有限的资源得到优化配置。另外,模具各结构单元的规范化、标准化,可使生产其的夹具数量大为减少,从而节约资源,并且加快了设计速度,缩短了设计周期,方便加工管理。

1.1.6模具CAD/CAPP/CAM一体化:模具CAD/CAPP/CAM是模具设计走向全盘自动化的重大措施。采用CAD/CAPP/CAM技术,可实现少图纸或无图纸加工和管理,一方面,节约用纸即节约资源和能源;另一方面,模具CAD/CAPP/CAM一体化也为并行工程的实现提供可能,可缩短模具设计与制造周期,提高模具研制的成功率及模具质量。

1.1.7模具的绿色并行工程:绿色并行工程是现代绿色产品设计和开发的新模式,它的核心是并行一体化设计,强调产品设计及其相关过程同时交叉进行,即在设计阶段就要考虑整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有环节和因素,如质量、成本、用户要求、环境影响、资源消耗状况等。因此,涉及产品整个生命周期的各个部分的小组成员必须协同工作。对于模具设计,不但需要模具设计小组成员之间进行讨论,协调产品的设计任务,而且其他部门如工艺、制造、质量等小组也要参与产品的设计工作,对产品设计方案提出修改意见等,从而使得整个模具设计工作一次成功。

1.1.8其他绿色设计:锻造、冲压车间是机械工厂的高噪声车间之一。大量的锻压设备在生产运转过程中所产生的强烈噪声,危害工人的健康,影响了生产效率,干扰了环境的安宁。因此,在进行模具设计的时候,必须对噪声加以控制和消减。对于锻造设备,如使用排气消声器、用液压模锻锤代替蒸空模锻锤等等。对于冲压设备,消减声源噪声的措施有:用V带传动代替齿轮传动;以摩擦离合器代替刚性离合器;采用铸铁机身以增加压力机的刚性和减震能力;作好飞轮等回转体的动平衡等等。控制噪声传播的途径有在轴承和轴承座之间加弹性衬套;在压力机产生噪声的主要部位加盖隔声罩;采用具有油减震器的无冲击模架等等。对于注塑模具,浇道设计上要注意浇道凝料与塑料制品的体积比率,一般应小于30%。如果达不到,就要考虑进一步优化浇道设计和调整型腔数量,或者采用热流道技术。热流道技术在塑料原料的节约上有突出的优势,在产品价格竞争日益激烈的今天,这一点尤为重要。因此近几年该技术的应用得到快速普及。

1.2模具的绿色制造工艺:在模具绿色制造过程中,采用绿色制造工艺也是实现模具绿色制造的一个重要环节,它是一种既能提高经济效益,又能同时减少环境影响的工艺技术。近来年,随着先进制造技术在模具行业的推广,模具行业也向着绿色制造工艺方向努力。目前,在模具行业中应用的较为典型的先进制造技术有:

1.2.1快速原型制造(RapidPrototypingManufacturing,RP&M)[4-5]:

快速原型制造是一项集计算机、激光、数控及精密传动等技术于一体的先进制造技术,其在原理上突破了传统加工技术采用材料“去除”的原则,而采用材料“逐层堆积”的原理,能根据产品的CAD数据,快速地制造出具有一定结构和功能的原型,甚至产品,由此可有效地加快新产品的开发速度。而以RP&M原型作母模来翻制模具的快速模具制造技术,进一步发挥了快速成型技术的优越性,可在短期内迅速推出满足用户需求的产品,大幅度降低新产品开发研制的成本和投资风险,缩短了新产品研制和投放市场的周期,在小批量、多品种、改型快的现代模具制造模式下具有强劲的发展势头。

1.2.2虚拟制造技术(VirtualManufacturing)[1]:

虚拟制造是对制造过程中的各个环节,包括产品的设计、加工、装配,乃至企业的生产组织管理与调度进行统一建模,形成一个可运行的虚拟制造环境,以专门的虚拟软件技术为支撑,借助高性能的硬件,在虚拟制造环境中生成数字化产品,实现产品设计、性能分析、工艺决策、制造装配和质量检验,从而缩短模具产品的设计与制造周期,降低开模的开发成本,提高快速响应市场变化的能力。

1.2.3高速切削(HighSpeedMachining,HSM):

高速切削在模具领域的应用主要是加工复杂曲面[6],其中高速铣削(也称为硬铣削,HardMilling,HM)可以把复杂形面加工得非常光滑。加工表面粗糙度值很小、浅腔大曲率半径的模具完全可用高

速铣削来代替电加工;对深腔小曲率半径的模具可用高速铣削加工作为粗加工和半精加工,而电加工只作为精加工。这样可大大节约电火花和抛光的时间以及有关材料的消耗,这对保护环境的贡献是不言而喻的。同时,极大地缩短了加工周期,提高了加工效率,降低了加工成本。

1.3模具的绿色包装:模具的绿色包装是模具销售过程中涉及到的绿色问题,它着重从保护环境的角度出发,尽可能使模具产品进入销售、使用、废弃的物流过程中,其对环境资源消耗和废弃物产生量最小。模具的绿色包装主要包括三个方面的内容:模具包装材料的选择、模具包装结构和模具包装材料的回收。具体来讲,第一方面就是在模具远程配送过程中,在不影响包装强度的前提下尽可能使用一些常见的木制材料(如合成板),这是由于模具产品不同于其他一些精制产品,它不太注重产品的外包装精美问题,只关心产品的内在保护质量。第二方面就是要合理设计包装箱内部结构,从而简化包装复杂度。即多个零件尽量在一个包装箱中放置。同时,为了避免零件之间在运输过程中互相摩擦造成磨损而影响模具产品表面质量,可在其中多放置一些软性材料来隔离。第三方面就是要在包装箱上注明包装材料的可回收性标志及回收处理方式。如果用户不能处理或难处理的,可注明可寄回原处处理,并给予一定的经济补偿。这样的处理表面上看会使初期的成本可能有所增加,但从长远来考虑,这也是节省成本的好方法。

1.4模具的绿色维护:在模具的使用过程中,由于其特殊性,要经常进行模具的修模工序。因此,同模具绿色制造过程一样,修模过程也需要进行绿色处理。比如,在进行尺寸修模时,尽可能进行人工修护,少用或不用机加工;少用或不用有害溶液对模具进行表面处理,如盐酸或甲醇等;在维护模具表面硬度方面,尽可能减少热处理工序等等。

1.5模具的绿色回收、再处理:由于新产品的不断开发以及产品更新换代的步伐不断加快,旧产品模具必将被逐一淘汰。如何对废弃模具进行回收处理,这是目前一直困扰模具行业无法得到解决的问题。提出模具绿色制造问题,很大一部分原因就是要有效地解决这个问题。如果模具在设计和制造阶段就采用了绿色概念,则后续的回收处理就比较简单,即只需根据模具的具体磨损情况,有针对性地进行拆卸,取其可用部分,进行适当修护加工,就可应用到新模具产品上,而剩余部分则可作废料处理。

虚拟制造技术论文范文第4篇

关键词：球头铣刀；铣削力；建模

1.概述

随着全球工业市场竞争的日趋激烈，产品的复杂性和加工质量要求越来越高。而随着CAD/CAM系统和CNC加工中心的进步，我们可应用球头铣削来满足复杂表面的加工需要。由于在复杂曲面加工中，很难选择恰当的参数使得加工过程既能提高生产率，同时又能保证工件质量。为了保证产品加工质量且避免刀具破损或刀具过变形等不期望结果的发生，通常做法是选择保守的加工参数。然而，这会降低生产率。这需要在加工参数和加工质量及加工效率之间达到一个最佳的匹配。

铣削加工过程是由“机床―刀具―工件”构成的、各种影响因素综合作用的系统。在加工进行过程中随时会受到各种随机因素的干扰，其中的干扰因素主要包括：工件材质不均匀造成的材料微观硬度变化，刀具磨损造成的刀具几何参数的改变，切削参数变化及切削振动等，这些因素都会使加工系统转变为动态系统。

因此，球头铣削过程分析和铣削力仿真对加工精度预测、铣削过程自适应控制以及工艺参数优化都有非常重要的意义。

2.铣削力建模

2.1 局部铣削力的计算

切削力的准确建模是分析和预报切削加工性能的基础（工艺参数的选择、切削过程稳定性、刀具磨损及破损的监控等）。由于铣削过程非常复杂，在此过程中铣削力不断变化，通常的切削理论不能趋势应用于铣削过程，因此，球头铣刀加工复杂曲面切削力模型建立的基本策略是将刀具切削刃沿轴向等间隔划分成许多很小的切削微元，每个微段相当于一个简单的斜角切削，作用在刀刃微段上的空间铣削力可以分解成微切向力 、微径向力 和微轴向力 。刀具受到的切削力为参加切削的切削微元的受力之和，切削微元的受力分析是根据切削力与切削负载之间的经验关系。本文采用Lee和Altintas所提出的斜角切削的切削微元的受力公式 ：

在整体坐标系中，X方向为刀具的进给方向，Z方向垂直于水平面，根据右手定则便可确定Y的方向。

在局部坐标系中，由于所加工工件表面倾斜，所以局部坐标系中所选取的倾斜面与加工件表面平行，所以在此图中 等于 ，X方向也为刀具进给方向，Z方向垂直于倾斜面，根据右手定则便可确定Y的方向。

图2-1表示了刀具的局部坐标系和整体坐标系， 和 表示了其局部坐标系的位置，在局部参考系中根据切削刃位置的测量可以计算出未变形切屑的厚度。同时，其它辅助角 ， 和 也可以运用到坐标变换的数学表达式中（并且，这些辅助角都是以 和 为根据的）。所以，运用坐标转换，将局部坐标向整体坐标进行转换是非常必要的。

图2-2表示出了从局部坐标系到整体坐标系进行转换的每一步。第一步将 角绕X轴旋转，直到 与 平行。用这样的方法就得到了 坐标系。第二步将 角绕 轴旋转，直到 与 平行。这样又获得了 坐标系，与整体坐标系平行。最后，转换平移，将局部坐标系转换为整体坐标系。

这样，通过两次坐标系旋转和一次坐标系平移，便可根据微元上的切削力从而导出整体铣削力。变换公式如下：

2.2 整体铣削力的计算

3.结论

本文密切结合先进制造技术的需要，以虚拟制造中的球头铣削作为研究课题，着重研究了球头铣削过程物理仿真中关于铣削力建模仿真的问题，在针对球头铣刀高速铣削力研究的整个过程中，根据原有的经验公式及切削机理，主要对铣削力进行具体研究，研究球头铣刀切削微元上所受到的切向力，径向力和轴向力的受力情况，进而沿刀刃进行积分，通过局部坐标系转换到整体坐标系，用数值积分方法建立铣削力模型。

参考文献：

[1]徐安平.考虑刀杆柔性的数控铣削过程物理仿真研究（博士论文），天津大学，1998，7.

[2]张延贤，刘胜利，屈文然.铣削力建模和仿真. 天津大学学报. 1991，3：73～80.

虚拟制造技术论文范文第5篇

关键词：虚拟企业;人力资源;管理

【本文来源】：系统工程2003年3月

【本文作者】：陈亮

目前,虚拟企业这种组织结构在中国的企业中还比较陌生,不像其他各类组织结构那样有着较为丰富的应用经历和经验。但是国外虚拟企业成功的典型有很多,如世界知名的康柏电脑公司、以高品质运动鞋闻名的耐克公司、饮料巨商可口可乐公司等企业在生产经营活动中应用虚拟企业这种组织结构都获得了巨大的成功。虚拟企业已成为企业成功的秘密武器。

1虚拟企业的概念

虚拟企业是随着现代通讯技术的迅猛发展和社会化分工程度的日益提高而产生的。日益激烈的国际市场竞争迫使人们对企业如何以最小的投入获取最大的收益进行广泛而深入的探索和研究。1989年美国国家工程院和国家科学院联合发起对当前制造业面临的挑战和对策的研讨会,并在美国国防部的资助下成立了以美国13家大型制造企业为核心的领导组,带领百多家企业对如何建立“灵活型制造企业”进行了研究,要求企业内部以及企业之间具有既灵活又密切的大联合管理机制,以适应目前市场需求的快速变化问题。由此开创了虚拟企业与虚拟经营的新模式。[1]

虚拟企业就是在具体的商业目标的趋动下,由生产商与供应商暂时组成的网络企业或者说是他们之间较为松散的联合体,目标达到,即告解散。其生命周期视其既定目标及产品或服务的类型不同而异。在虚拟企业中,接受业务的企业本身不具备完成任务(或者是出色完成任务)的全部技术和资源,但却可以高效且出色的完成任务。这是由于虚拟企业的运作是以计算机网络通信设备为基础,通过把与某项服务、产品相关的企业相连,利用虚拟,各个企业从事自己最善于从事的工作,整个虚拟企业中的各个合作企业都能高效的运作,从而为顾客提供最满意的服务或产品。从戴尔公司的运作过程中可以更清楚地理解虚拟企业的运作,每当戴尔公司接到用户订单后,其所有相关信息立刻被分解成具体零部件生产信息,并随即通过其巨大的计算机网络传递到各地合作企业的信息库,在那里零部件通过批量生产被迅速制造出来。生产一旦完成,产品立刻通过联邦快运被传递到离用户最近的戴尔公司分部所在地。于是来自世界各地的飞机携带着不同厂家生产的零部件,经重新组合一齐送往戴尔公司装配流水线,这样完全由用户自己定制的计算机便问世了,整个过程历时5日或更短。[2]

综上所述,虚拟企业的优势有:

(1)虚拟企业属于强-强组合,它注重各合作企业的核心竞争力,同时各合作企业的收益也会成倍增长。

(2)虚拟企业可以降低各合作企业在人力资源、厂房、设备等方面的投资,可以降低单位产品成本和对新产品的投资。

(3)虚拟企业是由各伙伴企业的核心竞争力融合而成,因而可以生产出最佳的产品或服务。

(4)虚拟企业具有制造与设计的灵活性,它能对瞬息万变的生产环境产生迅速的反应,可以在短时间内生产出新的产品。

(5)由于合作企业可轻易地改变,虚拟企业具有操作上的灵活性。一家企业可以同时参与多个虚拟企业。[3]

2虚拟企业人力资源的特点

(1)人力集成化

虚拟企业的核心企业根据市场信息,一旦产生一种产品方案,即开始虚拟制造过程,首先是人力资源的虚拟集成,根据企业自身的人才资源优劣,和外部企业进行人才资源优势互补——“借鸡生蛋”,通过信息网络把来自不同企业的人员集成在一起,为一个共同的目标而协同工作,一旦虚拟企业解体,这些来自不同企业、职位和法律关系互不归属的人员的合作关系即告结束,这种“集智”是虚拟企业成败的关键。

(2)文化多元化

虚拟企业的伙伴更可能有不同的文化和不同的生活方式,这可能引起冲突。随着信息通讯的增多,不同文化间将有更多交流和理解,从而减少冲突,故应提倡允许不同文化和不同生活方式的共存。

(3)组织动态化

虚拟企业由组建、生产、解体三个过程组成,其存在的时间完全取决于项目或产品,因此虚拟企业是动态的、暂时的,一旦项目或产品完成,虚拟企业宣告结束或组建另一形式的虚拟企业。

(4)结构虚拟化

虚拟企业的优点是“用最大的组织来实现最大的权能”,由于企业自身资源有限,组织结构功能有限,为实现某一市场战略而组成的虚拟企业其结构功能也是虚拟的集成结构,在整个企业虚拟联合体中,每个成员只充当其中某部份结构功能,是分布式动态虚拟联合结构,通过信息网络,支持着为虚拟企业依空间分布的生产而设立的复杂的后勤保障工作,这样的企业结构和传统的组织结构相比,有较大的结构成本优势,大大提高了企业的竞争力。

3虚拟企业人力资源管理中急需重视的问题及对策

目前国内外学者对虚拟企业中的人力资源管理与开发研究的论文较少,有的学者甚至认为该问题不存在或没有研究的必要。对此,笔者不敢苟同。因为,人不是机器。在虚拟企业中,“集智”是关键,协调是核心,信任是基础,沟通是手段,可以说,不重视人力资源的虚拟企业,其巨大的优势将难以发挥。甚至可能因为内部的文化冲突、互不信任、协调不畅而进入困境。笔者认为,当前虚拟企业人力资源中急需重视的问题有:(1)文化冲突;(2)信任度低;(3)协调不畅;(4)沟通困难;(5)整合乏力。

美国未来学家奈斯比特在《大趋势》一书中指出:“在日常生活中,随着愈来愈互相依赖的全球经济的发展,我认为语言和文化特点的复兴即将来临。简而言之,瑞典人会更瑞典化,中国人会更中国化,而法国人也会更法国化。”也就是说,在当代全球化的世界里,同时存在两种不同的趋势:一是人类愈来愈具有全球化的共性;二是在全球一体化的世界中,人类却愈来愈坚持保留各自原有文明的特色或个性。由此而带来了走向国际的虚拟企业将面临多种民族文化互相磨合、冲突的挑战。正确地对不同文化以及在这种文化环境中发展起来的管理理论进行研究,不仅有助于我们客观地认识和理解他人的文化和管理理论,而且能更好地学习与借鉴其他文化环境中产生的管理理论。[4]。按照荷兰学者霍夫斯蒂德的文化维度理论,文化差异可用五维来描述和比较。这五个维度是个人/集体主义、权力距离、非确定性避免、刚性/柔性倾向和短期/长远取向。它们对跨文化冲突的产生都有一定程度的影响。

因此,处理好虚拟企业的人力资源问题必须重视以下几点:

第一,分析把握文化冲突对虚拟企业的影响,创造文化协同效应。我们一定要认识到文化冲突对虚拟企业的负面影响不容忽视,因为会使虚拟企业全球化战略失败。因此,创造文化协同效应尤为重要。文化协同,作为一种管理文化冲突影响的办法,是指管理人员根据组织成员和顾客个人的文化倾向,而不是限定文化差异,来形成组织的战略、策略、结构和管理的过程。这就涉及到了虚拟企业的人力资源管理问题。虚拟企业的管理人员要具备跨文化管理的能力,不但要具备必要的跨国经营知识,而且要具有语言知识和沟通技能。

第二,开创管理沟通创新研究,开创虚拟企业内部沟通新模式。虚拟企业是一种新型的企业组织形式,面对着不确定的,不断变化的合作伙伴,如何进行有效的沟通将成为重要的研究课题,如何避免沟通中信息的缺失,进行跨文化、跨背景、跨地域的沟通将对虚拟企业的成败起到非常关键的作用。跨文化的沟通是在具有文化敏感性的基础上,尊重和领悟虚拟企业内部的多元文化,使虚拟企业内部交往人员的双方能够理解彼此的意图的行为。有了良好的跨文化的沟通,跨文化的领导、激励和决策也就易如反掌。基于国际互联网的在不确定环境下的柔性沟通将成为未来发展的方向。

第三,建立学习型组织,树立共同愿景,进行广泛的团队学习。在虚拟企业中广泛地创建学习性组织的活动,使各协助单位能够树立共同愿景,共同学习,共同发展,应该用超越自我、改善心智模式、团队学习、系统思考等方法在虚拟企业中创造良好的氛围和解决发展中遇到的困难,并且在学习中建立互相信任的关系,不断创新,以适应快速变化环境的要求。

这就涉及到了虚拟企业的人力资源管理问题。虚拟企业的管理人员要具备跨文化管理的能力,不但要具备必要的跨国经营知识,而且要具有语言知识和沟通技能。

第四,虚拟企业需要新型的领导者。虚拟企业从传统的权力直线制变成了平等协调制,从传统的上下级关系变成了平等的协调关系。虚拟企业的经理不再是命令者,而是彼此的协调者,这种新的角色需要新型的领导者。新型的领导者应该具备全方位的协调能力、系统的思考能力和全球化的视野。

第五,虚拟企业需要新型员工。虚拟企业是各合作企业核心竞争力基于信息网的联姻,需要自我导向型、知识型、技术型且充分可靠的员工,同时能运用计算机。另外,虚拟企业的产品或服务是由各合作企业合作而完成,这要求员工具有持续的学习能力和团队精神。而且,面对快速变化的市场环境,传统的决策层与操作层分开的做法已经不再适应市场的要求。新型的员工应具有一定的分析能力与决策能力。

第六,开展知识管理,整合资源。知识经济时代,知识已经取代了自然资源,成为最为活跃和最有创造力的因素,虚拟企业要想发挥它的优势,必须进行知识管理(KM),进行整个虚拟企业及相关合作单位之间的知识的挖掘、开发、保值、分享等业务,使个人的知识变为组织的知识,最大限度地整合资源。

参考文献:

[1]蒋镇辉,陈国青.虚拟企业及其运作[J].企业管理,1999,(1).

[2]计维斌.论企业再造中的一种新模式——敏捷企业及虚拟公司[J].经济体制改革,1998,(4).

[3]泽聪,翁君奕.虚拟企业协调的任务、障碍与策略[J].企业管理,1999,(4).