基于快速响应的多轴器设计系统研究6
1.4.3
快速响应设计技术的研究
产品设计是制造业的灵魂。因为产品的质量、性能、成本、交货时间以及可制造性、 可维护性及人、机、环境关系等原则上都是由产品设计阶段所决定的，而新一代产品能否 在激烈的市场竞争中为广大用户所选中和接受是制造业能否生存和发展的关键。 产品的快速响应设计是先进制造技术发展的产物，是 CAD、CAE、CAM 技术的发展 与延伸。产品的快速响应设计涉及到虚拟样机技术，模块化设计技术，参数化设计技术， 基于知识的工程，产品数据管理技术（PDM）等。 1．虚拟样机技术 20 世纪 90 年代以来，计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing, CIM） 技术得到了迅猛发展，一种将建模和仿真技术扩展到产品全生命周期的新型技术也被提 出，这就是虚拟样机或虚拟样机技术（Virtual Prototyping, VP）[17,18,19]。近年来许多虚拟样 机的定义在各种行业中出现，他们就各自的领域给虚拟样机下了定义。 Mitchell M.TSeng 等人[20]将虚拟样机定义为取代实际产品模型的一种数字样机，通过 它可以对实际的物理产品进行几何、功能和可制造性方面的建模和分析。Bloor 等人[21]则 认为虚拟样机技术是将目前的 CAD、CAE（Computer Aided Engineering）等 CAX 技术结 合在一起的一种集成技术，虚拟样机贯穿于产品生命周期的全过程。李伯虎院士等人[22] 认为虚拟样机技术是一种崭新的产品开发方法，它是一种基于产品的计算机仿真模型的数 字化设计。 本文对虚拟样机的理解为:虚拟样机是一个计算机数字模型，它是用来代替物理产品
- 7 -
的，它可以像真实的物理模型一样，用来对我们所关心的产品的全生命周期，如设计、制 造、服务、循环利用等过程进行展示，分析和测试的。 虚拟样机技术是将目前的 CAD、CAE 等 CAX 技术结合在一起的一种集成技术，虚拟 样机技术贯穿于产品生命周期的全过程。它是一种基于产品的计算机仿真模型的数字化设 计。它包括系统总体与集成环境技术、多学科领域协同建模技术、协同仿真技术、模型资 源信息与过程管理技术、分布式虚拟环境仿真技术、模型校验和确认技术等关键技术。 对于虚拟样机技术来说，其核心是工程设计技术、建模/分析、仿真技术、VR/可视化 技术三类技术的集成技术[23]。具体包括: （1）产品工程设计环境、分析环境、产品功能/行为建模仿真环境与 VB 可视化环境之 间的集成技术； （2）多领域产品开发环境之间的集成技术； （3）多领域分布建模集成技术； （4）多领域分布协同仿真技术； （5）CAD/CAE/CAM/DFX 的集成技术； （6）建模仿真工具的集成技术等。 虚拟样机技术的系统结构，如 1-7 图所示:
人-产品 互交模型
CAD 模型
结构分析
用户接口 可制造性 评价 运动分析