第一篇：虛擬樣機,數(shù)字化設計制造,產(chǎn)品全生命周期管理文獻閱讀報告

虛擬樣機，數(shù)字化設計制造，產(chǎn)品全生命周期管理文獻閱讀報告

2015年 03 月 16日 虛擬樣機

1.1 虛擬樣機的定義

虛擬樣機技術就是用來代替真實的物理樣機(模型)的技術。在常規(guī)的產(chǎn)品開發(fā)過程中,物理樣機模型是用來驗證設計思想,選擇設計產(chǎn)品,測試產(chǎn)品的可制造性和展示產(chǎn)品的。虛擬樣機要替代物理樣機,首先至少要具備上述功能。這樣看來,虛擬樣機應該可以用來測試產(chǎn)品的外形和行為,并且可以用來進行一系列的研究。另外,物理樣機可以使人對一個產(chǎn)品有一種感觀的評價,如顏色、外形、美學特性、觸覺和舒適性等。要替代物理樣機的這些特性,人和產(chǎn)品的交互應該包含在虛擬樣機技術里。（定義：虛擬樣機就是用來代替物理產(chǎn)品的計算機數(shù)字模型,它可以像真實的物理模型一樣,用來對所關心的產(chǎn)品的全壽命周期,如設計、制造、服務、循環(huán)利用等,進行展示、分析和測試。這種構造和使用虛擬樣機的技術就叫虛擬樣機技術。）

1.2虛擬樣機的組成

一個虛擬樣機應該至少包括以下3種類型的模型：一個三維實體模型、一個人產(chǎn)品的交互模型、與產(chǎn)品的測試相關的可視化模型。

虛擬樣機技術的系統(tǒng)結構如圖1所示。從圖1可以看出,為了顯示、分析和測試一個產(chǎn)品,建立了一系列相關的模型。用戶接口作為一個核心的組成部分,通過它可以有效地控制模型,還可以從它那里得到系統(tǒng)的一些重要信息。對于一個具體的應用實例來說,由于具體的應用目的不同,其系統(tǒng)結構可能有一些區(qū)別。

1.3虛擬樣機的優(yōu)缺點

1.3.1優(yōu)點: ①減少了設計費用。②可以輔助物理樣機進行設計驗證和測試。③可以減少產(chǎn)品開發(fā)過程中所需的時間,使產(chǎn)品盡快上市。④可以在相同的時間內“試驗”更多的設計方案,這是物理樣機無法比擬的。⑤可以減少產(chǎn)品開發(fā)后期的設計更改,進而使得整個產(chǎn)品的開發(fā)周期最小化。⑥與常規(guī)的仿真相比,它涉及的設計領域廣,考慮也比較周全,因而可以提高產(chǎn)品的質量。⑦由于虛擬樣機技術支持并行設計,使得設計小組之間的溝通變得便捷。1.3.2缺點：

①虛擬樣機技術復雜應用難度大，例如復雜產(chǎn)品涉及的學科領域多，開發(fā)過程復雜，涉及團隊、管理、技術諸多要素的集成和優(yōu)化，涉及信息流、工作流、物流的集成和優(yōu)化。②限制虛擬樣機發(fā)展的因素，有些技術本身的不成熟，方法的不完善，限制了虛擬樣機的發(fā)展。例如有限元方法是利用離散的簡單圖形去逼近實際的連續(xù)域，圖像處理中的延遲時間、數(shù)值計算中得到的近似解，等等這些方法上的不精確，會影響最終結果的精確性。③虛擬樣機無法完全取代物理樣機，在復雜產(chǎn)品的開發(fā)中，虛擬樣機技術能夠為產(chǎn)品開發(fā)提供技術支持，但不能取代物理樣機，而是應與物理樣機相結合，虛擬樣機的分析結果可以指導物理樣機的制造，物理樣機的試驗數(shù)據(jù)可以指導虛擬樣機模型的修改，兩者相互結合可有效的縮短 開發(fā)周期，提高開發(fā)效率。

1.4結論

產(chǎn)品競爭的日益激烈，要求制造業(yè)在方法上進行革新，虛擬樣機技術為制造技術的革新提供了新的設計方法，并已在制造業(yè)中發(fā)揮了不可忽視的作用，虛擬樣機技術的優(yōu)勢使其日益受到機械領域的重視，虛擬樣機技術的合理應用，將大大提高我國的制造水平。

2數(shù)字化設計制造

2.1數(shù)字化設計與制造的定義

數(shù)字化設計與制造是指利用數(shù)字化技術完成產(chǎn)品設計和制造的全過程,包括產(chǎn)品的三維(3D)設計、虛擬裝配、仿真、虛擬制造、虛擬檢測和通過數(shù)字化機床加工出實際產(chǎn)品。它是先進制造技術的核心技術。

2.2數(shù)字化設計制造的組成

數(shù)字化設計與制造主要包括用于企業(yè)的計算機輔助設計（CAD）、制造（CAM）、工藝設計（CAPP）、工程分析（CAE）、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）等內容。其數(shù)字化設計的內涵是支持企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)全過程、支持企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新設計、支持產(chǎn)品相關數(shù)據(jù)管理、支持企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)流程的控制與優(yōu)化等，歸納起來就是產(chǎn)品建模是基礎，優(yōu)化設計是主體，數(shù)控技術是工具，數(shù)據(jù)管理是核心。它們之間的關系見圖1所示。

由于通過CAM及其與CAD等集成技術與工具的研究，在產(chǎn)品加工方面逐漸得到解決，具體是制造狀態(tài)與過程的數(shù)字化描述、非符號化制造知識的表述、制造信息的可靠獲取與傳遞、制造信息的定量化、質量、分類與評價的確定以及生產(chǎn)過程的全面數(shù)字化控制等關鍵技術得到了解決，促使數(shù)字制造技術得以迅速發(fā)展，這些關鍵技術之間具體關系見圖2所示。

2.3應用

三維數(shù)字化設計制造主要包括三維數(shù)字化設計、維數(shù)字化工藝和三維數(shù)字化檢測等。三維數(shù)字化設計指工程技術人員以三維模型為核心來完成產(chǎn)品設計過程中的各項工作!如零件設計、裝配設計、工程分析等。以達到提高產(chǎn)品設計質量、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低產(chǎn)品成本的目的、傳統(tǒng)的產(chǎn)品設計是基于物理樣機試驗驗證為主的產(chǎn)品設計方法。

二維和三維并行的設計制造模式向全三維的設計制造模式的轉變，以數(shù)字量為主、以模擬量為輔的協(xié)調工作法（(或者模擬量為主、數(shù)字量為輔的協(xié)調工作法)向全 數(shù)字量傳遞的協(xié)調工作法的轉變），真正并行和協(xié)同的實現(xiàn)。

2.4結論

先進的三維數(shù)字化設計制造技術己成為國外軍工產(chǎn)品研制中不可或缺的手段，并推動了軍工產(chǎn)品研制模式發(fā)生重大變革。國內軍工企業(yè)也提出了全三維設計、三維到工藝、三維到設備的三步走戰(zhàn)略。實施三維數(shù)字化設計制造不僅是用三維模型取代大量的二維三維轉換，而是要通過設計與工藝協(xié)同以及大量的建模與仿真技術，達到大幅提升產(chǎn)品設計和工藝設計能力的目的。目前國內企業(yè)實施三維數(shù)字化設計制造技術過程中，有些企業(yè)把三維裝配工藝仿真片而理解為三維裝配工藝，有的企業(yè)過于強調三維模型下車間、強調三維工藝必須是以三維為主的工藝規(guī)程，沒有認識到三維數(shù)字化設計制造技術帶來的研制模式和研制流程的變革，以及三維數(shù)字化設計制造技術帶來的從傳統(tǒng)的以經(jīng)驗為主的設計模式向基于建模和仿真的科學設計模式的重大轉變。

3產(chǎn)品全生命周期管理

3.1定義

代競爭不僅表現(xiàn)在終端的有形產(chǎn)品上,而且擴展到包括服務等各個領域,因而人們越來越關注產(chǎn)品設計、制造及服務等的各個方面,即產(chǎn)品全生命周期的各個階段。產(chǎn)品全生命周期的內涵隨著管理技術與開發(fā)技術的不斷發(fā)展而不斷擴展。目前國內外研究人員普遍認為,廣義的產(chǎn)品全生命周期是指產(chǎn)品從市場需求分析、工程設計、制造裝配、包裝運輸、營銷、使用到報廢的整個生命過程,是從產(chǎn)品整個生命周期內質量及可靠性、價值鏈等角度出發(fā)提出的,產(chǎn)品的生命周期框圖見圖1。

3.2組成

任何工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)品生命周期都是由產(chǎn)品定義、產(chǎn)品生產(chǎn)和運作支持這三個基本的緊密交織在一起的生命周期組成。

(1)產(chǎn)品定義生命周期

該階段開始于最初的客戶需求和產(chǎn)品概念, 結束于產(chǎn)品報廢和現(xiàn)場服務支持, 產(chǎn)品定義作為企業(yè)知識財富, 定義產(chǎn)品是如何設計、制造、操作和服務等信息的。

(2)產(chǎn)品生產(chǎn)生命周期

該階段主要是發(fā)布產(chǎn)品, 包括與生產(chǎn)和銷售產(chǎn)品相關的活動。ERP 系統(tǒng)是企業(yè)在該階段的主要應用。該周期包括如何生產(chǎn)、制造、管理庫存和運輸, 其管理對象是物理意義上的產(chǎn)品。

(3)運作支持生命周期

該階段主要是對企業(yè)運作所需的基礎設施、人力、財務和(制造)資源等進行統(tǒng)一監(jiān)控和調配。

3.3PLM的作用

P LM 核心功能可為用戶提供數(shù)據(jù)存儲、獲取和管理的功能。不同的用戶使用不同的功能集合。這些功能包括：

(1)數(shù)據(jù)存儲

P LM 將通過建立一個單一的數(shù)據(jù)邏輯視圖, 提供一種安全、透明、一致的數(shù)據(jù)存取機制, 而不論數(shù)據(jù)在物理上分布在什么地方。數(shù)據(jù)存儲與管理將具備基本的數(shù)據(jù)檢入/檢出、發(fā)布管理、元數(shù)據(jù)管理和一致性維護等功能。(2)工作流管理

它可以使設計人員跟蹤整個產(chǎn)品的開發(fā)過程, 包括設計活動、設計概念、設計思路和設計變更等, 將數(shù)據(jù)和信息發(fā)送給商業(yè)過程執(zhí)行中相關的用戶、組或角色, 支持業(yè)務流程的自動化。

(3)結構管理

它支持產(chǎn)品配置和BOM 表的創(chuàng)建與管理, 并能跟蹤產(chǎn)品配置的變化, 跟蹤其版本和設計變形。同時, 產(chǎn)品配置管理也需要按照不同的領域需求生成專門的產(chǎn)品定義視圖。

(4)分類管理

它允許相似的或標準的零件、過程及其他設計信息, 按照公共的屬性進行分組和檢索, 提高數(shù)據(jù)的標準化程度, 支持設計的重用。

(5)計劃 管 理

通 過 項 目工 作 分 解結 構(WBS), 定義項目所包含的活動和資源, 進行規(guī)劃、跟蹤和管理。

典型應用：(1)變更管理

(2)配置管理(3)工作臺(4)文檔管理(5)項目管理(6)產(chǎn)品協(xié)同(7)產(chǎn)品構型

3.4發(fā)展趨勢

目前，PLM 的研究正在從基本概念、體系擴展到面向企業(yè)生命周期整體解決方案的技術和實施方法上, 希望為企業(yè)提供支持產(chǎn)品全生命周期協(xié)同運作的支撐環(huán)境和功能、提供標準化的實現(xiàn)技術和實施方法。因此, 與整體解決方案相關的技術和應用,將成為 PLM近階段的研究重點, 主要包括企業(yè)基礎信息框架、統(tǒng)一產(chǎn)品模型、單一數(shù)據(jù)源、基于 Web的產(chǎn)品入口, 以及 PLM 標準與規(guī)范體系。P LM 是近幾年在工業(yè)領域得到大力推廣應用的 IT 技術之一, 也是增長最快的 IT 應用系統(tǒng), 其技術和產(chǎn)品都取得了巨大的發(fā)展。然而, 實現(xiàn)產(chǎn)品生命周期管理是所有以產(chǎn)品為核心的制造企業(yè)的一個長期戰(zhàn)略目標, 其內容和程度根據(jù)企業(yè)的具體需求可以不斷地改變和提高。它不是一個通過一次性的投入就可以完成的項目。因此對于一個企業(yè), 必須制定自己的產(chǎn)品生命周期管理戰(zhàn)略和目標。與傳統(tǒng)的工具軟件相比, PLM 最復雜和最困難的一點在于實施。成功的 PLM 系統(tǒng)一定是技術、人員和管理方法的成功結合, 用戶一定要注意根據(jù)自己的需求和公司未來的發(fā)展戰(zhàn)略, 選擇合適的 PLM 產(chǎn)品和技術。本文的目的就是希望通過對 PLM 基本概念的介紹, 使用戶對 PLM 的定義、內涵、地位和作用, 及其基本的技術體系有一個正確的認識, 以輔助企業(yè)制定和實施其產(chǎn)品生命周期管理戰(zhàn)略。參考文獻

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第二篇：面向產(chǎn)品全生命周期的設計技術 DFx

面向產(chǎn)品全生命周期的設計技術，即DFx技術是一種集成化設計技術，其綜合了計算機技術、制造技術、系統(tǒng)集成技術和管理技術，充分體現(xiàn)了系統(tǒng)化的思想。利用DFx技術，可以在設計階段盡早地考慮產(chǎn)品的性能、質量、可制造性、可裝配性、可測試性、產(chǎn)品服務和價格等因素，對產(chǎn)品進行優(yōu)化設計或再設計。最常見的DFx技術有：面向裝配的設計(Design for Assembly，DFA)、面向制造的設計(Design for Manufacturing，DFM)、面向性能的設計(Design for Compatibility，DFC)、面向方案的設計(Design for Variety，DFV)、綠色設計(Design for Green，DFG)和后勤設計(Design for Logistics，DFL)等。面向裝配的設計是一種針對零件配合關系進行分析的設計技術。它為產(chǎn)品設計在早期提供一種確定裝配所用的定量方法。其原則包括最小零件數(shù)、最少接觸面和易裝配。類似地，面向制造的設計則引入諸如零件最少原則和易制造原則等指導產(chǎn)品的設計。在面向性能的設計中，設計團隊從產(chǎn)品整個生命周期的角度審查有關產(chǎn)品的所有獨立的規(guī)則集，從而完成產(chǎn)品界面及功能設計、零件特征設計、加工方法選用、工藝性設計和工藝方案的選擇等。面向方案的設計是為了從不同設計方案中選擇花費最小的方案，它涉及產(chǎn)品設計方案的數(shù)量、產(chǎn)品設計階段和產(chǎn)品設計更改的代價等因素。綠色設計指在產(chǎn)品設計時從對環(huán)境的影響角度出發(fā)，考慮產(chǎn)品在全生命中的使用。后勤設計是指設計人員在設計時利用不同的約束進行產(chǎn)品設計，如費用驅動約束、最小時間約束等。

第三篇：“數(shù)字化設計與制造技術”讀書報告題目和要求

“數(shù)字化設計與制造技術”報告題目和要求 課程名稱：數(shù)字化設計與制造技術

考核方式：讀書報告（論文）的形式

1．報告論文參考題目：

主要針對課程《數(shù)字化設計與制造技術》中涉及的各類先進制造技術在模具中的應用進行說明，可以針對課程所教授的關鍵技術進行選題和展開。包括：

1.快速成型方法RPM在模具設計制造中的應用與發(fā)展

2.快速成型方法RPM在逆向工程中的應用與發(fā)展

3.先進制造技術的進展及其與模具加工的關聯(lián)

4.計算機輔助幾何造型在模具CAD中的作用和發(fā)展

5.并行工程在模具制造中的應用

6.先進模具設計制造技術的發(fā)展

7.模具CAD/CAE/CAM一體化中的數(shù)據(jù)交換技術

8.模具CAD/CAE/CAM一體化中的集成技術

要求：

1.所有的論文均需要圍繞“數(shù)字化設計與制造技術”在模具中的應用，或者結合沖模、塑模、體積成形模具等某種類型模具的先進設計開發(fā)技術進行闡述，例如《RPM在模具設計制造中的應用》，《模具CAD/CAE/CAM一體化中數(shù)據(jù)交換的發(fā)展》，《電鑄法在微型高精度模具中的應用和開發(fā)》，等等。

2.字數(shù)在3000字以上（4頁），打印稿。

3.符合期刊論文的要求，具有以下部分：標題、作者單位、中文摘要、關鍵詞、英文摘要、關鍵詞、正文（包括一般的引言、具體實質內容、結論）、參考文獻等。

4.能夠就數(shù)字化設計與制造技術的某個關鍵技術在所學專業(yè)中的應用、研究、發(fā)展進行論述，內容要有銜接，條理清晰。

5.能夠反映模具數(shù)字化設計與制造技術目前技術發(fā)展的趨勢和技術特點。

6.希望結合自身專業(yè)知識進行論述，體現(xiàn)自己的見解。

第四篇：“數(shù)字化設計與制造技術”讀書報告題目和要求1

“數(shù)字化模具設計與制造技術”讀書報告題目和要求 課程名稱：數(shù)字化模具設計與制造技術

考核方式：讀書報告（論文）的形式

1．論文參考題目：

主要對數(shù)字化設計與制造技術在模具中的應用進行說明，可以針對所教授的各章節(jié)中的關鍵技術進行選題。包括

1.模具CAD/CAE/CAM一體化相關技術（數(shù)據(jù)交換，CAD/CAE/CAM集成技術，產(chǎn)品數(shù)據(jù)結構，基于網(wǎng)絡的集成等）

2.RPM在模具設計制造中的應用（模型數(shù)據(jù)的發(fā)展，具體應用，綜述等）

3.先進制造技術在現(xiàn)代模具加工中的應用和發(fā)展（成形、累加、去除）

4.模具CAPP的開發(fā)和趨勢(CBR/RBR/ES)

5.模具CAD的開發(fā)和趨勢（造型技術的發(fā)展，二次開發(fā)采用的技術發(fā)展，特征建模中的關鍵問題）

6.網(wǎng)絡化制造在模具設計制造中的應用

要求：

1.所有的論文均需要圍繞“數(shù)字化設計與制造技術”，或者結合某個具體的模具、進行開發(fā)或者對其支撐技術進行闡述，例如《RPM在模具設計制造中的應用》，《模具CAD/CAE/CAM一體化中數(shù)據(jù)交換的發(fā)展》，《先進制造技術在現(xiàn)代模具加工中的應用和發(fā)展》，《CBR在模具CAPP的應用和開發(fā)》，等等。

2.字數(shù)在3000字以上（4頁），打印稿。

3.符合期刊論文的要求，具有以下部分：標題、作者單位、中文摘要、關鍵詞、英文摘要、關鍵詞、正文（包括一般的引言、具體實質內容、結論）、參考文獻等。

4.能夠就數(shù)字化設計與制造技術的某個關鍵技術在所學專業(yè)中的應用、研究、發(fā)展進行論述，內容要有銜接，條理清晰。

5.能夠反映模具數(shù)字化設計與制造技術目前技術發(fā)展的趨勢和技術特點。

6.希望結合自身專業(yè)知識進行論述，體現(xiàn)自己的見解。