數(shù)字化制造技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r分析

1、 可修改 歡送下載 精品 Word 可修改 歡送下載 精品 Word 可修改 歡送下載 精品 Word數(shù)字化制造(zhzo)技術(shù)的開(kāi)展(kizhn)歷程(lchng)分析(fnx)摘 要：從闡述數(shù)字化技術(shù)概念出發(fā)，綜述了國(guó)內(nèi)外數(shù)字化制造技術(shù)的研究現(xiàn)狀，論述了數(shù)字化制造技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的核心技術(shù)，并對(duì)數(shù)字化制造技術(shù)的幾個(gè)核心技術(shù)進(jìn)行(jnxng)了較為詳細(xì)的介紹，最后對(duì)數(shù)字化制造技術(shù)進(jìn)行了展望并結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況對(duì)我國(guó)如何開(kāi)展數(shù)字化制造技術(shù)提出了幾點(diǎn)建議。關(guān)鍵詞：數(shù)字化；國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀；制造技術(shù)；計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)1數(shù)字化制造技術(shù)的概念所謂數(shù)字化制造，指的是在虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、快速原型、數(shù)據(jù)

2、庫(kù)和多媒體等支撐技術(shù)的支持下，根據(jù)用戶的需求，迅速收集資源信息，對(duì)產(chǎn)品信息、工藝信息和資源信息進(jìn)行分析、規(guī)劃和重組，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和功能的仿真以及型制造，進(jìn)而快速生產(chǎn)出到達(dá)用戶要求性能的產(chǎn)品的整個(gè)制造過(guò)程。也就是說(shuō)，數(shù)字制造實(shí)際上就是在對(duì)制造過(guò)程進(jìn)行數(shù)字化的描述中建立數(shù)字空間，并在其中完成產(chǎn)品制造的過(guò)程1。由于計(jì)算機(jī)的開(kāi)展以及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的結(jié)合，產(chǎn)生了以數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，以交互圖形系統(tǒng)為手段，以工程分析計(jì)算為主體的一體化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) C A D 系統(tǒng)。C A D系統(tǒng)能夠在二維與三維的空間精確地描述物體，大大地提高了生產(chǎn)過(guò)程中描述產(chǎn)品的能力和效率。正如數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床一樣，C A

3、D的產(chǎn)生和開(kāi)展，為制造業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程數(shù)字化和自動(dòng)化打下了根底。將C A D的產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息轉(zhuǎn)換為產(chǎn)品的制造、工藝規(guī)那么等信息，使加工機(jī)械按照預(yù)定的工序組合和排序，選擇刀具、夾具、量具，確定切削用量，并計(jì)算每個(gè)工序的機(jī)動(dòng)時(shí)間和輔助時(shí)間，這就是計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃C A P P。將包括制造、檢測(cè)、裝配等方面的所有規(guī)劃，以及面向產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、工藝、管理、本錢(qián)核算等所有信息的數(shù)字化，轉(zhuǎn)換為能被計(jì)算機(jī)所理解并被制造過(guò)程的全階段所共享，從而形成所謂的C A D/C A M/C A P P，這就是基于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)字制造觀。從數(shù)字制造的要領(lǐng)出發(fā)，可以(ky)清楚地看到，數(shù)字制造是計(jì)算機(jī)數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與

4、制造技術(shù)不斷融合、開(kāi)展(kizhn)和應(yīng)用的結(jié)果，也是制造企業(yè)、制造系統(tǒng)和生產(chǎn)系統(tǒng)不斷實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的必然。對(duì)制造設(shè)備(shbi)而言，其控制參數(shù)均為數(shù)字信號(hào)。對(duì)制造企業(yè)而言，各種信息包括圖形、數(shù)據(jù)(shj)，甚至知識(shí)和技能 均以數(shù)字的形式通過(guò)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)(wnglu)在企業(yè)內(nèi)部傳遞。對(duì)全球制造業(yè)而言，用戶通過(guò)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)發(fā)布需求信息，各大中小型企業(yè)那么通過(guò)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)需求優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、動(dòng)態(tài)組合，迅速敏捷地協(xié)同設(shè)計(jì)制造出相應(yīng)的產(chǎn)品。在數(shù)字制造環(huán)境下，在廣域內(nèi)形成了一個(gè)由數(shù)字織成的網(wǎng)，個(gè)人、企業(yè)、車間、設(shè)備、經(jīng)銷商和市場(chǎng)成為網(wǎng)上的一個(gè)個(gè)結(jié)點(diǎn)，由產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造、銷售過(guò)程中所賦予的數(shù)字信息成為主宰制造業(yè)最活潑的

5、驅(qū)動(dòng)因素。當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)制造是數(shù)字制造的全球化實(shí)現(xiàn)，虛擬制造是數(shù)字工廠和數(shù)字產(chǎn)品的一種具體表達(dá)，而電子商務(wù)制造是數(shù)字制造的一種動(dòng)態(tài)聯(lián)盟。所以，數(shù)字化制造是在計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與制造技術(shù)的不斷融合、開(kāi)展和廣泛應(yīng)用的根底上誕生的，其內(nèi)涵是：以C A D/C A M/C A E為主體的技術(shù)，以M R P I、M I S、P D M為主體的制造信息支持系統(tǒng)和數(shù)字控制制造技術(shù)。下列圖1為從制造技術(shù)理解數(shù)字化制造的內(nèi)涵2。 圖1 從制造技術(shù)理解數(shù)字化制造的內(nèi)涵2數(shù)字化制造技術(shù)的意義(yy)和作用可精確地預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)(pngji)產(chǎn)品的可制造性、加工時(shí)間、制造周期、生產(chǎn)本錢(qián)(bn qin)、零件的加工質(zhì)量、產(chǎn)品質(zhì)量

6、和制造系統(tǒng)運(yùn)行性能(xngnng)零件和產(chǎn)品的可制造性分析、生產(chǎn)規(guī)劃與工藝規(guī)劃的評(píng)價(jià)與確認(rèn)、敏捷企業(yè)和分散化網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)系統(tǒng)(xtng)中合作伙伴的選擇、生產(chǎn)過(guò)程和制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化網(wǎng)上制造資源的查詢與優(yōu)選低本錢(qián)的人員培訓(xùn)工具。3數(shù)字化制造過(guò)程的運(yùn)作模式“十五期間，數(shù)控機(jī)床的性能和數(shù)量實(shí)現(xiàn)了井噴式的開(kāi)展，基于DMU數(shù)字樣機(jī)的數(shù)字化設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)建設(shè)和基于ERP的數(shù)字化管理平臺(tái)建設(shè)都取得了較大的成就。數(shù)字化設(shè)計(jì)和管理平臺(tái)的建設(shè)，使傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理越來(lái)越成為產(chǎn)品制造的瓶頸。另一方面，數(shù)控機(jī)床、數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字化管理手段的成熟應(yīng)用為數(shù)字化制造提供了完善的實(shí)施根底。從制造系統(tǒng)中存在的全局性問(wèn)題著眼，

7、只解決其中一個(gè)或幾個(gè)方面的問(wèn)題是不能產(chǎn)生太大成效的，必須建立全系統(tǒng)的數(shù)字化制造體系，才能從根本上建立起現(xiàn)代化的制造模式，使研制、生產(chǎn)效率得以成倍提高3。制造過(guò)程分為工藝過(guò)程和生產(chǎn)過(guò)程兩個(gè)階段，因此數(shù)字化制造體系由相對(duì)獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)的“三維工藝系統(tǒng)和“實(shí)時(shí)生產(chǎn)系統(tǒng)兩大局部組成。31三維工藝系統(tǒng)利用三維數(shù)字化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)成果，由PDM導(dǎo)入EBOM和產(chǎn)品、零件的三維數(shù)模，按真實(shí)參數(shù)建立生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)床、刀具、夾具、物料等資源模型庫(kù)，應(yīng)用虛擬加工和虛擬裝配技術(shù)，全面實(shí)現(xiàn)三維工藝設(shè)計(jì)?；谕粩?shù)學(xué)模型，并行工程得以實(shí)現(xiàn)。初步工藝方案完成后，調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中的真實(shí)資源，確定工序的分散或集中，及時(shí)進(jìn)行工藝優(yōu)化。詳細(xì)工

8、藝設(shè)計(jì)完成后，生成基于后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)真實(shí)資源的工藝卡片、加工程序和準(zhǔn)備清單。經(jīng)過(guò)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，零件或產(chǎn)品檢驗(yàn)合格后，存人數(shù)據(jù)庫(kù)固化，供今后生產(chǎn)安排直接調(diào)用4。圖2 工序(gngx)狀態(tài)32基于(jy)MES的實(shí)時(shí)(sh sh)生產(chǎn)系統(tǒng)(xtng)321數(shù)字化生產(chǎn)(shngchn)方案管理由PDM導(dǎo)入EBOM，按BOM結(jié)構(gòu)建立原材料，毛坯、在制品、零件、產(chǎn)品、用戶等各類實(shí)物及庫(kù)存信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，由三維數(shù)字化工藝系統(tǒng)導(dǎo)入詳細(xì)的MBOM，使生產(chǎn)系統(tǒng)管理的數(shù)據(jù)資料隨時(shí)同設(shè)計(jì)、工藝的更改保持同步。按照ERP的生產(chǎn)作業(yè)方案，選擇適宜的工藝路線，參照工藝系統(tǒng)優(yōu)化后的批量、批次派工生產(chǎn)，并根據(jù)生產(chǎn)線的運(yùn)行情況動(dòng)態(tài)調(diào)

9、整加工設(shè)備和生產(chǎn)人員，保持生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)均衡生產(chǎn)。 322數(shù)字化生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置觸摸屏電腦，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)調(diào)閱零件、毛坯的三維數(shù)模、各種文檔、仿真加工程序，三坐標(biāo)測(cè)量仿真及程序，并通過(guò)DN C系統(tǒng)下載至數(shù)控機(jī)床，實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的無(wú)紙化生產(chǎn)。操作工人按照排好的工作隊(duì)列依次嚴(yán)格按方案領(lǐng)工生產(chǎn)，系統(tǒng)自動(dòng)安排并記錄開(kāi)始、結(jié)束時(shí)間，從根本上杜絕現(xiàn)場(chǎng)隨意多干或少干的現(xiàn)象，保證了方案的嚴(yán)格執(zhí)行。323數(shù)字化生產(chǎn)準(zhǔn)備管理生產(chǎn)管理的水平在很大程度上取決于生產(chǎn)準(zhǔn)備是否充分，生產(chǎn)準(zhǔn)備不僅包括實(shí)物的準(zhǔn)備，還包括更為重要的各種技術(shù)數(shù)據(jù)，工藝參數(shù)以及方式方法的準(zhǔn)備。生產(chǎn)準(zhǔn)備做得好，不僅可以保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行，更可以充分發(fā)揮機(jī)床設(shè)備

10、的功能，消除停機(jī)等待，提高設(shè)備利用率，從而大大提高生產(chǎn)效率。因此，在數(shù)字化制造體系建設(shè)中，要著重加強(qiáng)生產(chǎn)準(zhǔn)備管理系統(tǒng)的建設(shè)，而數(shù)字化制造的技術(shù)手段為加強(qiáng)一向比擬薄弱的生產(chǎn)準(zhǔn)備管理提供了非常便利的手段5。圖3機(jī)床加工實(shí)時(shí)(sh sh)系統(tǒng)全面跟蹤(gnzng)管理現(xiàn)場(chǎng)刀、量、夾等器具實(shí)物，實(shí)現(xiàn)各類物資從購(gòu)入到報(bào)廢的全壽命周期管理。依據(jù)工作隊(duì)列和實(shí)時(shí)工序狀態(tài)，按配餐方式提前做好生產(chǎn)準(zhǔn)備，消除停機(jī)等待，實(shí)現(xiàn)各類產(chǎn)品混流、混批的JIT流水線式生產(chǎn)(shngchn)作業(yè)方式。建立機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)及設(shè)備使用情況分析，采集實(shí)作工時(shí)，為進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)作業(yè)排程準(zhǔn)備準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，同時(shí)細(xì)化管理考核。4數(shù)字化制

11、造(zhzo)技術(shù)開(kāi)展(kizhn)歷程41 CAD/CAM技術(shù)開(kāi)展40年代計(jì)算機(jī)問(wèn)世，直至50年代中期，計(jì)算機(jī)的使用尚不普遍，而且主要是用于科學(xué)計(jì)算。當(dāng)時(shí)，盡管在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中已經(jīng)開(kāi)始配置了圖形顯示器，但由于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的理論還沒(méi)有形成，而且當(dāng)時(shí)顯示器的性能較差，所以，尚未具備人機(jī)交互功能。如美國(guó)麻省理工學(xué)院的旋風(fēng)號(hào)計(jì)算機(jī)就是這樣的系統(tǒng)。但是到了50年代末期，美國(guó)麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室研制的空中防御系統(tǒng)就能將雷達(dá)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為顯示器上的圖形，操作者可以用光筆指向顯示屏幕上的目標(biāo)來(lái)拾取所需的信息，這種功能的出現(xiàn)預(yù)示著交互圖形生成技術(shù)的誕生6。1963年，美國(guó)麻省理工學(xué)院的IESutherland在

12、他發(fā)表的博士論文中提出了SKETCHPAD系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中用的計(jì)算機(jī)是TX2，可以用光筆在圖形顯示器上實(shí)現(xiàn)選擇、定位等交互功能。而且，計(jì)算機(jī)可根據(jù)光筆指定的點(diǎn)畫(huà)出直線，或者當(dāng)光筆指定圓心或半徑后畫(huà)出圓等。另外該系統(tǒng)對(duì)符號(hào)和圖案的存儲(chǔ)采用分層的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。即一幅完整的較復(fù)雜的圖形可以通過(guò)分層調(diào)用各有關(guān)子圖來(lái)合成。盡管該系統(tǒng)還是較原始，但是這些根本理論和技術(shù)至今仍是CAD/CAM技術(shù)的根底，十分有用。所以，IESutherland的SKETCHPAD系統(tǒng)被公認(rèn)為對(duì)交互圖形生成和顯示技術(shù)的開(kāi)展奠定了根底。交互圖形(txng)生成技術(shù)的出現(xiàn)，促進(jìn)了CAD/CAM技術(shù)(jsh)的迅速開(kāi)展(kizhn)。6

13、0年代中期后，美國(guó)(mi u)的一些大公司都十分重視這一技術(shù)，并投入(tur)相當(dāng)資金對(duì)CAD/CAM技術(shù)進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)，研制了一些CAD系統(tǒng)。如IBM公司的SMS、SLT/MST設(shè)計(jì)自動(dòng)化系統(tǒng)和洛克希德公司研制的主要用于二維繪圖CADAM系統(tǒng)。美國(guó)通用汽車公司為設(shè)計(jì)汽車車身和外形而開(kāi)發(fā)的CAD1系統(tǒng)，該系統(tǒng)是在大型計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的，成為該公司設(shè)計(jì)小轎車和卡車的比必不可少的工具。在此期間，美國(guó)的CDC公司也開(kāi)發(fā)了作為商品銷售的Digigraphic CAD系統(tǒng)。這一時(shí)期CAD/CAM系統(tǒng)的特點(diǎn)是：規(guī)模龐大，價(jià)格昂貴。所以，只有經(jīng)濟(jì)實(shí)力雄厚和技術(shù)力量較強(qiáng)的大型企業(yè)和研究單位才能研究和應(yīng)用CAD/C

14、AM技術(shù)7。從60年代末期至70年代中期，CAD/CAM技術(shù)的開(kāi)展較快，已有商品化的硬件和軟件。由于在這一時(shí)期計(jì)算機(jī)硬件的性能價(jià)格比不斷完善，主要特點(diǎn)是圖形輸入板，大容量的磁盤(pán)存儲(chǔ)器和廉價(jià)的存儲(chǔ)管顯示器等相繼出現(xiàn)，以及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等軟件的開(kāi)發(fā)等。以小型和超級(jí)小型計(jì)算機(jī)為主主機(jī)的CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)入市場(chǎng)并成為主流。接著出現(xiàn)了一批專門(mén)經(jīng)營(yíng)CAD/CAM系統(tǒng)硬件和軟件的公司，如Computer Vision、Intergraph、Calma、Application等。這些CAD/CAM系統(tǒng)的特點(diǎn)是硬件和軟件配套齊全，因此人們稱它為“交鑰匙系統(tǒng)。與大型計(jì)算機(jī)CAD/CAM系統(tǒng)相比，其價(jià)格相對(duì)廉價(jià)，使

15、用和維護(hù)也相對(duì)簡(jiǎn)單一些，這也是CAD/CAM技術(shù)得到進(jìn)一步開(kāi)展和擴(kuò)大應(yīng)用范圍的原因。在這一時(shí)期內(nèi)，CAD/CAM系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在航空、電子和機(jī)械工業(yè)部門(mén)，同時(shí)對(duì)三維幾何造型也開(kāi)始研究。70年代(nindi)末以后，32位工作站和微型(wixng)計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)對(duì)CAD/CAM技術(shù)(jsh)的開(kāi)展(kizhn)起了極大(j d)的推動(dòng)作用。32位工作站是屬單位用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，具有較高的響應(yīng)速度，它特別適用于CAD/CAM系統(tǒng)。而且，32位工作站之間可以聯(lián)網(wǎng)，以到達(dá)共享系統(tǒng)內(nèi)的資源和發(fā)揮各臺(tái)計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)。因此，可以根據(jù)工作需要和經(jīng)濟(jì)條件以及CAD/CAM技術(shù)的開(kāi)展等逐步投資，逐步開(kāi)展和擴(kuò)大C

16、AD/CAM系統(tǒng)的功能和規(guī)模。80年代中期后，這種以工作站為根底的CAD/CAM系統(tǒng)開(kāi)展很快，其功能到達(dá)甚至超過(guò)小型機(jī)CAD/CAM系統(tǒng)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，這種系統(tǒng)將成為CAD/CAM系統(tǒng)的主流。這種系統(tǒng)的制造廠商只提供硬件和系統(tǒng)軟件，而應(yīng)用軟件那么由其它專門(mén)開(kāi)發(fā)軟件的公司研制和銷售。近年來(lái)在我國(guó)市場(chǎng)上銷售這類產(chǎn)品的公司有IBM公司、HP公司、SUN公司、DEC公司、SGI公司等，產(chǎn)品的種類很多，各有特點(diǎn)。由于微型計(jì)算機(jī)的性能和價(jià)格比的提高，目前以PC386、486為主機(jī)的CAD/CAM系統(tǒng)不斷增加。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是容量小，處理速度慢，但價(jià)格十分廉價(jià)，應(yīng)用軟件豐富，便于學(xué)習(xí)和維護(hù)。另外還可以進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

17、共享資源，并可以替代工作站完成一局部CAD/CAM作業(yè)，很適合中、小型企業(yè)和剛開(kāi)始應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)的單位。我國(guó)在CAD/CAM技術(shù)方面的研究開(kāi)始于70年代中期，當(dāng)時(shí)主要是研究開(kāi)發(fā)二維繪圖軟件，并利用繪圖機(jī)輸出二維圖形。主要研究單位是高等學(xué)校。航空和造船工業(yè)是應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)較早的部門(mén)。80年代初，有些大型企業(yè)和設(shè)計(jì)院成套引進(jìn)CAD/CAM系統(tǒng)主要是Turnkey System。在此根底上進(jìn)行開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，取得了一定的成果。隨著改革開(kāi)放和開(kāi)展商品經(jīng)濟(jì)的需要，在80年代中后期，我國(guó)的CAD/CAM技術(shù)有了較大的開(kāi)展，而且CAD/CAM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)被越來(lái)越多的人所注意。進(jìn)入90年代后，各工業(yè)

18、部門(mén)普遍提出了開(kāi)發(fā)CAD/CAM技術(shù)的方案，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：局部單位已較好地應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，取得了經(jīng)濟(jì)效益；CAD/CAM技術(shù)的理論和軟件開(kāi)發(fā)進(jìn)行了大量的研究，并取得了成果如清華大學(xué)、浙江大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、中科院計(jì)算所等。進(jìn)入90年代后，國(guó)家科委、各工業(yè)部門(mén)都十分重視CAD/CAM技術(shù)的開(kāi)展，并有方案、有步驟地在全國(guó)各地CAD/CAM培訓(xùn)基地，對(duì)有關(guān)人員CAD/CAM技術(shù)方面的培訓(xùn)，以提高有關(guān)人員CAD/CAM素質(zhì)。與此同時(shí)，有些工業(yè)部門(mén)還對(duì)所屬單位提出應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)的具體要求。42 數(shù)字化設(shè)計(jì)(shj)技術(shù)的開(kāi)展(kizhn)歷程(l

19、chng)到目前為止，數(shù)字化設(shè)計(jì)(shj)技術(shù)的開(kāi)展(kizhn)大體上可以劃分為以下三個(gè)階段：1)CAX工具的廣泛應(yīng)用。自20世紀(jì)50年代開(kāi)始，各種CAD/CAM工具開(kāi)始出現(xiàn)并逐步應(yīng)用到制造業(yè)中。這些工具的應(yīng)用說(shuō)明制造業(yè)已經(jīng)開(kāi)始將利用現(xiàn)代信息技術(shù)來(lái)改良傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程，標(biāo)志著數(shù)字化設(shè)計(jì)的開(kāi)始。2)并行工程思想的提出與推行。20世紀(jì)80年代后期提出的并行工程是一種新的指導(dǎo)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的哲理，是在現(xiàn)代信息技術(shù)的支持下對(duì)傳統(tǒng)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方式的一種根本性改良。PDM產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)及DFX如DFM、DFA等技術(shù)是并行工程思想在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段的具體表達(dá)8。3) 虛擬樣機(jī)技術(shù)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，仿真在產(chǎn)品設(shè)

20、計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用變得越來(lái)越廣泛而深刻，由原先的局部應(yīng)用單領(lǐng)域、單點(diǎn)逐步擴(kuò)展到系統(tǒng)應(yīng)用多領(lǐng)域、全生命周期。虛擬樣機(jī)技術(shù)正是這一開(kāi)展趨勢(shì)的典型代表。其中，虛擬樣機(jī)技術(shù)是一種基于虛擬樣機(jī)的數(shù)字化設(shè)計(jì)方法，是各領(lǐng)域CAX/DFX技術(shù)的開(kāi)展和延伸。虛擬樣機(jī)技術(shù)進(jìn)一步融合先進(jìn)建模/仿真技術(shù)、現(xiàn)代信息技術(shù)、先進(jìn)設(shè)計(jì)制造技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)，將這些技術(shù)應(yīng)用于復(fù)雜產(chǎn)品全生命周期、全系統(tǒng)，并對(duì)它們進(jìn)行綜合管理。與傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)相比，虛擬樣機(jī)技術(shù)強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的觀點(diǎn)、涉及產(chǎn)品全生命周期、支持對(duì)產(chǎn)品的全方位測(cè)試、分析與評(píng)估、強(qiáng)調(diào)不同領(lǐng)域的虛擬化的協(xié)同設(shè)計(jì)。虛擬樣機(jī)技術(shù)的實(shí)施是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程，其中涉及到許多相關(guān)技術(shù)，如總體技術(shù)

21、、多領(lǐng)域協(xié)同建模/仿真/評(píng)估技術(shù)、數(shù)據(jù)/過(guò)程管理技術(shù)、支撐框架技術(shù)等等。下面主要提及三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。A、虛擬樣機(jī)管理技術(shù)。虛擬樣機(jī)開(kāi)發(fā)過(guò)程中涉及到大量的人員、工具、數(shù)據(jù)/模型、工程/流程，對(duì)這些元素進(jìn)行合理的組織和管理，使其構(gòu)成一個(gè)高效的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的信息集成和過(guò)程集成，是優(yōu)質(zhì)成功的進(jìn)行虛擬樣機(jī)開(kāi)發(fā)的必要條件。B、協(xié)同仿真技術(shù)。協(xié)同仿真技術(shù)將面向不同學(xué)科的仿真工具結(jié)合起來(lái)(q li)構(gòu)成統(tǒng)一的仿真系統(tǒng)，可以充分發(fā)揮仿真工具各自的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還可以加強(qiáng)不同領(lǐng)域開(kāi)發(fā)人員之間的協(xié)調(diào)與合作。目前HLA標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)已經(jīng)(y jing)成為協(xié)同仿真的重要國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)?；贖LA的協(xié)同仿真技術(shù)也

22、將會(huì)成為虛擬(xn)樣機(jī)技術(shù)的研究熱點(diǎn)之一。C、多學(xué)科設(shè)計(jì)(shj)優(yōu)化技術(shù)MDO。復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計(jì)優(yōu)化問(wèn)題可能包括多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)和分屬不同學(xué)科的約束條件?，F(xiàn)代的MDO技術(shù)為解決學(xué)科間的沖突，尋求系統(tǒng)的全局最優(yōu)解提供了可行的技術(shù)途徑。目前MDO技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)有了許多成功的案例，并出現(xiàn)了相關(guān)的商用軟件，典型的如Engineous公司的iSIGHT。國(guó)內(nèi)關(guān)于MDO技術(shù)的研究和應(yīng)用也已經(jīng)展開(kāi)9?？v觀數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的開(kāi)展歷程可以看出，雖然幾十年來(lái)各種技術(shù)思想層出不窮，但時(shí)空兩個(gè)方向上的協(xié)同始終是開(kāi)展的主流。宏觀上看，數(shù)字化設(shè)計(jì)的開(kāi)展歷程正相當(dāng)于現(xiàn)代信息技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用由點(diǎn)開(kāi)展為線，再由線開(kāi)展為面

23、的過(guò)程。仿真的廣泛應(yīng)用正在成為當(dāng)前數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)開(kāi)展的主要趨勢(shì)。隨著虛擬樣機(jī)概念的提出，使得仿真技術(shù)的應(yīng)用更加趨于協(xié)同化和系統(tǒng)化。開(kāi)展關(guān)于虛擬樣機(jī)及其關(guān)鍵技術(shù)的研究，必將提高企業(yè)的自主設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力，推動(dòng)企業(yè)的信息化進(jìn)程。43 數(shù)字化設(shè)計(jì)與虛擬樣機(jī)技術(shù)的開(kāi)展產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)字化是企業(yè)信息化的重要內(nèi)容。近年來(lái)，隨著產(chǎn)品復(fù)雜性的不斷增長(zhǎng)，以及企業(yè)間競(jìng)爭(zhēng)的日趨劇烈，傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法已經(jīng)很難滿足企業(yè)當(dāng)前生存和開(kāi)展的需要。為了能在競(jìng)爭(zhēng)中處于有利位置，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)字化勢(shì)在必行。產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程本質(zhì)上是一個(gè)對(duì)信息進(jìn)行采集、傳遞、加工處理的過(guò)程，其中包含了兩種重要的活動(dòng)：設(shè)計(jì)活動(dòng)和仿真活動(dòng)。因此產(chǎn)品設(shè)計(jì)也可以看作是

24、一個(gè)設(shè)計(jì)活動(dòng)和仿真活動(dòng)彼此交織相互作用的過(guò)程。設(shè)計(jì)活動(dòng)推動(dòng)信息流程向前演進(jìn)，而仿真那么是驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果的重要手段。隨著技術(shù)的開(kāi)展，仿真的重要性正在不斷加強(qiáng)。主要有以下三個(gè)方面：1制造系統(tǒng)模型及其仿真制造系統(tǒng)模型及其仿真(fn zhn)是隨著制造設(shè)備自動(dòng)化的開(kāi)展(kizhn)而開(kāi)展(kizhn)的。比方(b fng)針對(duì)(zhndu)數(shù)控機(jī)床的NC代碼仿真、刀位軌跡仿真，針對(duì)加工中心的加工過(guò)程仿真，針對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)存操作和控制仿真，針對(duì)機(jī)器人的仿真，等等。柔性制造系統(tǒng)出現(xiàn)后，針對(duì)柔性制造車間的設(shè)計(jì)和運(yùn)行，各國(guó)的研究人員進(jìn)行了大量的仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。2開(kāi)發(fā)過(guò)程模型及其仿真從開(kāi)發(fā)過(guò)程模型開(kāi)展的角度來(lái)看，最

25、初是對(duì)局部加工過(guò)程的研究和仿真，仿真內(nèi)容包括加工對(duì)象和加工設(shè)備在加工過(guò)程中的運(yùn)行和狀態(tài)；然后是對(duì)整個(gè)制造系統(tǒng)及生產(chǎn)過(guò)程的建模和仿真，仿真內(nèi)容包括控制策略、庫(kù)存水平、負(fù)載能力等。并行工程使人們把目光從單純的制造過(guò)程轉(zhuǎn)移到設(shè)計(jì)過(guò)程，更加注重設(shè)計(jì)過(guò)程和制造過(guò)程的一體化。設(shè)計(jì)過(guò)程的仿真和加工過(guò)程的仿真有很大的不同，設(shè)計(jì)過(guò)程的主體是設(shè)計(jì)人員，仿真的目的主要是為了縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，使設(shè)計(jì)人員能更有效地協(xié)作。經(jīng)營(yíng)過(guò)程重組進(jìn)一步把過(guò)程集成的概念擴(kuò)展到整個(gè)企業(yè)，而供給鏈、擴(kuò)展企業(yè)、虛擬企業(yè)那么研究多個(gè)企業(yè)合作中的經(jīng)營(yíng)過(guò)程管理問(wèn)題。供給鏈調(diào)度方面的仿真是目前研究的熱點(diǎn)之一。 3三類模型及其仿真的綜合集成就產(chǎn)品制造

26、中所涉及的模型種類來(lái)說(shuō)，大致可以分為三類，即產(chǎn)品模型、制造系統(tǒng)模型和開(kāi)發(fā)過(guò)程包括設(shè)計(jì)、加工、裝配、測(cè)試等模型。其中產(chǎn)品模型是所有活動(dòng)的目的和中心，制造系統(tǒng)模型是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)必須要考慮的約束，開(kāi)發(fā)過(guò)程模型是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的使能器，也是對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)活動(dòng)進(jìn)行管理和控制的根底。這里的制造系統(tǒng)是一個(gè)廣義的概念，包括物料供給、加工、裝配和檢驗(yàn)等所有方面。仿真技術(shù)的應(yīng)用正是以這三類模型為中心展開(kāi)的： A、 以產(chǎn)品模型為中心的仿真 包括產(chǎn)品的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能分析、產(chǎn)品的可制造性分析、產(chǎn)品的可裝配性分析。在進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)，要考慮的不只局限于與功能需求有關(guān)的方面，如形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)及各種物理特性，還要綜合考慮諸如制造、裝配、維

27、護(hù)、本錢(qián)等各方面的因素。因此，產(chǎn)品本身的仿真，如CAE、DFA等，是仿真技術(shù)在制造業(yè)應(yīng)用的根本方面。 B、 以制造系統(tǒng)模型為中心的仿真 包括(boku)對(duì)于復(fù)雜制造裝備如加工(ji gng)中心、機(jī)器人等的仿 真、對(duì)于復(fù)雜(fz)制造系統(tǒng)柔性制造車間(chjin)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行的仿真。仿真的目的在于，確定設(shè)備(shbi)能力和運(yùn)行情況，包括加工路線、資源的分配、物料的供給等。 C、以開(kāi)發(fā)過(guò)程模型為中心的仿真 這類仿真，包括設(shè)計(jì)過(guò)程的仿真和制造過(guò)程的仿真。產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)大致包括設(shè)計(jì)和制造兩個(gè)階段。在設(shè)計(jì)階段，產(chǎn)品的性能和本錢(qián)就根本上確定了，而正是因?yàn)樵O(shè)計(jì)階段的重要性，以及設(shè)計(jì)過(guò)程中多學(xué)科協(xié)作和反復(fù)設(shè)計(jì)

28、、試驗(yàn)帶來(lái)的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)過(guò)程的建模和仿真越來(lái)越受到人們的重視。仿真的目的在于縮短周期，降低本錢(qián)。制造過(guò)程是仿真應(yīng)用的傳統(tǒng)方面，制造過(guò)程的仿真必須把產(chǎn)品模型和制造系統(tǒng)模型結(jié)合起來(lái)加以考慮，但它不僅僅是兩者的簡(jiǎn)單相加，還需考慮控制策略、庫(kù)存能力、負(fù)載能力等方面的問(wèn)題。這三個(gè)方面的仿真是相互聯(lián)系、相互影響的，有時(shí)在內(nèi)容上還會(huì)有重疊。就仿真技術(shù)在制造業(yè)中應(yīng)用的開(kāi)展脈絡(luò)來(lái)看，總的趨勢(shì)是由局部到全局，由分散到集成，并更加注重可視化技術(shù)的應(yīng)用及與用戶之間的交互。仿真的集成化是統(tǒng)一、全面地考慮產(chǎn)品生命周期中所有因素的需要，也是局部、單點(diǎn)仿真應(yīng)用不斷開(kāi)展、綜合的結(jié)果。幾乎每一種制造技術(shù)的進(jìn)步都帶來(lái)了相應(yīng)的模型和

29、仿真應(yīng)用的開(kāi)展，而仿真又是以模型為根底的9。44數(shù)字化制造技術(shù)的開(kāi)展歷程從整個(gè)制造業(yè)的開(kāi)展歷程來(lái)看，數(shù)字化制造技術(shù)的出現(xiàn)、開(kāi)展，有著其必然性。隨著技術(shù)的開(kāi)展如上所述的CAD/CAM技術(shù)的開(kāi)展、數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)等的開(kāi)展以及企業(yè)家追求更高的利潤(rùn)空間，隨著社會(huì)整個(gè)生產(chǎn)力水平的提高，整個(gè)制造行業(yè)提出了更高的技術(shù)要求：數(shù)字化制造技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的無(wú)人化、無(wú)紙化等生產(chǎn)。從大的方面看，大致可以分為以下三個(gè)階段。1數(shù)字制造裝備化。20世紀(jì)50年代數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)開(kāi)辟了制造裝備的新紀(jì)元。隨著微型計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生和開(kāi)展。計(jì)算機(jī)數(shù)控的廣泛應(yīng)用數(shù)控機(jī)床得到廣泛應(yīng)用和提高。相繼出現(xiàn)的數(shù)控三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)、工業(yè)機(jī)器人和數(shù)控機(jī)

30、床一起成為重要的數(shù)字化加工、測(cè)量和操作裝備7。其本質(zhì)是用數(shù)字控制代替凸輪行程控制。實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)數(shù)字化。數(shù)控技術(shù)開(kāi)展的趨勢(shì)是提升各種裝備性能甚至使其更新?lián)Q代，即所謂的數(shù)字制造裝備(簡(jiǎn)稱數(shù)字裝備)。2海量信息處理能力(nngl)的提高。20世紀(jì)(shj)90年代(nindi)，數(shù)字裝備的一個(gè)(y )重要的開(kāi)展(kizhn)趨勢(shì)是對(duì)海量信息處理能力的提高在數(shù)字仿形技術(shù)的根底上，利用H794/ 937-4/、EI、核磁共振等數(shù)字測(cè)量設(shè)備實(shí)現(xiàn)零件幾何形狀的數(shù)字化然后通過(guò)數(shù)據(jù)預(yù)處理、外表建模、實(shí)體建模、后置處理等過(guò)程生成STL文件(或數(shù)控代碼)，驅(qū)動(dòng)快速成型機(jī)(或數(shù)控機(jī)床)加工出新零件。伽馬刀、電鏡一視覺(jué)引導(dǎo)

31、的機(jī)器人等數(shù)字醫(yī)療設(shè)備擴(kuò)展了基于視覺(jué)的數(shù)字測(cè)量?jī)x器的應(yīng)用范圍。實(shí)現(xiàn)了人體內(nèi)腔器官的數(shù)字化。數(shù)字裝備的另一個(gè)重要的開(kāi)展趨勢(shì)是加工對(duì)象的尺度變化由毫米、微米到納米，陸續(xù)出現(xiàn)了顯微數(shù)字圖像處理設(shè)備、電子制造裝備等精密數(shù)字制造裝備。在技術(shù)方面，數(shù)字裝備與數(shù)字制造的研究已從單純的制造過(guò)程的幾何量(位移、多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)位移、運(yùn)動(dòng)形狀、微觀形狀等)的數(shù)字描述8，開(kāi)展到對(duì)制造過(guò)程的物理量(溫度、流量場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、熱變形、密度、物質(zhì)材料等)以及知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、信息等的數(shù)字描述。系統(tǒng)的形式化、數(shù)字化描述與處理成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)，包括海量信息處理微納識(shí)別和分辨率，物理過(guò)程仿真與分析(包括有限元方法、三角劃分、復(fù)雜邊界物理方程求

32、解等)、網(wǎng)格計(jì)算以及物理本質(zhì)的探索等。在20世紀(jì)90年代中期通過(guò)并聯(lián)機(jī)構(gòu)與數(shù)控技術(shù)的結(jié)合，產(chǎn)生了并聯(lián)機(jī)床又稱虛擬軸機(jī)床，其應(yīng)用逐漸擴(kuò)展到虛擬軸坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、六維力傳感器等精密測(cè)量平臺(tái)設(shè)備。但從目前的技術(shù)開(kāi)展來(lái)看，并聯(lián)機(jī)床還不能成為數(shù)控機(jī)床的主流產(chǎn)品。只在輕工、食品加工以及大型天文望遠(yuǎn)鏡方面等具有一定用武之地。在數(shù)字裝備的研究方面應(yīng)該擴(kuò)大范圍要大力開(kāi)展以電子制造裝備、大型醫(yī)療裝備、精密科學(xué)儀器、精密數(shù)控裝備等數(shù)字裝備為代表的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)所需裝備。3虛擬制造階段。作為現(xiàn)代制造裝備“靈魂的數(shù)控系統(tǒng)已由NC、CNC時(shí)代進(jìn)入了PCNC和NETNC時(shí)代其主要目標(biāo)都是開(kāi)發(fā)具有智能化和柔性化的新一代開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)

33、，將各種新工藝、新技術(shù)、新方法集成于控制系統(tǒng)的根底平臺(tái)開(kāi)發(fā)先進(jìn)制造裝備的支撐環(huán)境。數(shù)字化制造技術(shù)起源于美國(guó)，經(jīng)過(guò)多年的開(kāi)展，現(xiàn)已進(jìn)入了基于產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)的虛擬制造階段，并形成了完備的應(yīng)用體系。波音公司設(shè)計(jì)的777型大型客機(jī)是世界上首架以三維無(wú)紙化方式設(shè)計(jì)出的飛機(jī)，它的制造成功已經(jīng)成為虛擬制造技術(shù)從理論研究轉(zhuǎn)向?qū)嵱没囊粋€(gè)里程碑。目前，美國(guó)、歐洲、日本等國(guó)在新產(chǎn)品研制中，均全面應(yīng)用了以敏捷制造、精益制造和虛擬制造、復(fù)合高效加工、自適應(yīng)控制為代表的先進(jìn)制造技術(shù)，并大大縮短了產(chǎn)品的制造周期。目前，虛擬制造技術(shù)已經(jīng)用于產(chǎn)品的裝配和加工過(guò)程仿真、產(chǎn)品維修性分析等；自適應(yīng)控制技術(shù)在數(shù)控加工程序的優(yōu)化已得到廣

34、泛應(yīng)用。5數(shù)字化制造(zhzo)的關(guān)鍵技術(shù)和核心技術(shù)在數(shù)字化制造(zhzo)技術(shù)的開(kāi)展(kizhn)過(guò)程(guchng)中，有著其一系列的關(guān)鍵技術(shù)和核心技術(shù)。主要(zhyo)有如下幾點(diǎn)12：1關(guān)鍵技術(shù)A、制造過(guò)程的建模與仿真制造過(guò)程的建模與仿真是在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上用解析或數(shù)值的方法表達(dá)或建模制造過(guò)程。建模通?；谥圃旃に嚤旧淼奈锢砗突瘜W(xué)知識(shí)，并為實(shí)驗(yàn)所驗(yàn)證。目前，仿真與建模已成為推進(jìn)制造過(guò)程設(shè)計(jì)、優(yōu)化和控制的有效手段。B、網(wǎng)絡(luò)化敏捷設(shè)計(jì)與制造利用快速開(kāi)展的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)改善企業(yè)對(duì)市場(chǎng)的響應(yīng)力。網(wǎng)絡(luò)化敏捷設(shè)計(jì)與制造重點(diǎn)開(kāi)展領(lǐng)域應(yīng)包括：敏捷信息根底結(jié)構(gòu)。敏捷產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)，敏捷工藝設(shè)計(jì)技術(shù)?；诰W(wǎng)絡(luò)的研究開(kāi)發(fā)

35、，敏捷生產(chǎn)技術(shù)10。C、虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)有四個(gè)核心要素：數(shù)字化產(chǎn)品和過(guò)程模型、產(chǎn)品信息管理、高性能計(jì)算與通訊和組織、管理的改變。2核心技術(shù)A、計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)(CAID)。計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為輔助手段進(jìn)行產(chǎn)品的藝術(shù)化工業(yè)設(shè)計(jì)，主要是指對(duì)批量生產(chǎn)的工業(yè)產(chǎn)品的材料、外型、色彩、結(jié)構(gòu)、外表加工等方面的設(shè)計(jì)工作。CAID的一般過(guò)程有市場(chǎng)調(diào)查、產(chǎn)品概念草圖設(shè)計(jì)、彩色效果圖設(shè)計(jì)、三維效果圖設(shè)計(jì)、三維造型設(shè)計(jì)、產(chǎn)品零件圖和技術(shù)要求說(shuō)明等。所用到的主要工具包括：Alias、CorelDraw、3DMAX、ProCDRS等。B、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造(CADCAM)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(sh

36、j)與計(jì)算機(jī)輔助制造已密不可分，在許多領(lǐng)域尤其是模具業(yè)，由于其單件或小批量加工的特點(diǎn)采用CADCAM技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)(shngchn)的優(yōu)勢(shì)非常明顯。CADCAM主要是指采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟硬件手段進(jìn)行產(chǎn)品三維造型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、裝配(zhungpi)仿真、加工仿真、數(shù)控加工編程等，其中產(chǎn)品的三維造型是根底(gnd)，從CAD三維模型(mxng)到數(shù)控加工程序的生成通常不需人工干預(yù)，可由CAM軟件自動(dòng)產(chǎn)生。產(chǎn)品的三維造型設(shè)計(jì)通常有正向設(shè)計(jì)和逆向設(shè)計(jì)兩種。正向設(shè)計(jì)是指通過(guò)工程師對(duì)待開(kāi)發(fā)產(chǎn)品概念的理解來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)即由概念到圖紙或數(shù)字模型的過(guò)程。逆向工程那么是從已有產(chǎn)品或?qū)嵨锬Ｐ统霭l(fā)。反求產(chǎn)品原始設(shè)計(jì)參數(shù)

37、并在此根底上進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。正向設(shè)計(jì)講究的是創(chuàng)意。通常開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)；逆向設(shè)計(jì)那么較快，可實(shí)現(xiàn)一般正向設(shè)計(jì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，有時(shí)只是對(duì)成功產(chǎn)品的復(fù)制。開(kāi)發(fā)本錢(qián)一般較低。目前最常用的CAD，CAM設(shè)計(jì)工具有：UG、ProE、CATIA、Power-ShapePowerMill等。其中UG、Pro /E應(yīng)用較普遍,而CATIA在航空、汽車工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用近年來(lái)呈上升趨勢(shì)。對(duì)逆向設(shè)計(jì)而言,如果測(cè)量手段為簡(jiǎn)單的手工測(cè)量或通用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM) ,所得數(shù)據(jù)較少(一般少于一萬(wàn)點(diǎn)) ,可使用UG、Pro /E或CATIA進(jìn)行處理并生成最終三線數(shù)模;如果采用的測(cè)量工具為激光掃描,因數(shù)據(jù)量非常大(一般有1

38、00萬(wàn)點(diǎn)以上) ,需要大數(shù)據(jù)(點(diǎn)云)處理軟件如CopyCAD、Geomagic、Surfacer等,來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,其輸出為可被通用CAD /CAM軟件所接受的STL、IGES、DXF等。C、快速成型。采用激光等技術(shù)將樹(shù)酯、ABS、PC等材料按產(chǎn)品的三維造型(S11格式)進(jìn)行快速燒結(jié)并成型。這種成型技術(shù)可以不必制造模具就做出完整的樣機(jī)不僅可大大加速了新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)進(jìn)度。還可節(jié)約大量本錢(qián)。D、三坐標(biāo)測(cè)量及計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)(CMMCAI)。產(chǎn)品逆向設(shè)計(jì)最根本的就是對(duì)樣件的三維測(cè)量或三維數(shù)字化。計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)(CAI或CAV)是最近幾年才廣泛應(yīng)用的，尤其是在歐美興旺國(guó)家三維掃描測(cè)量的一半以上的應(yīng)用為產(chǎn)

39、品的快速檢測(cè)。即比擬產(chǎn)品與設(shè)計(jì)間的誤差，從而找到改良產(chǎn)品制造工藝或設(shè)計(jì)方案的方法。除了傳統(tǒng)的手工測(cè)量外，常見(jiàn)的數(shù)字化方法包括三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量、光柵掃描、以及的三維激光掃描等多種。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量的主要工具是三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)，是目前使用最廣泛的高精度測(cè)量手段12。主要有龍門(mén)式、立柱式、機(jī)器臂式等幾種。6數(shù)字化制造(zhzo)技術(shù)的未來(lái)(wili)開(kāi)展(kizhn)展望(zhnwng)隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)(wnglu)技術(shù)的開(kāi)展，使得基于多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化制造技術(shù)為現(xiàn)代制造系統(tǒng)的并行作業(yè)、分布式運(yùn)行、虛擬協(xié)作、遠(yuǎn)程操作與監(jiān)視等提供了可能。數(shù)字化制造技術(shù)與產(chǎn)品的開(kāi)展趨勢(shì)如下13：1 制造信息的數(shù)字化制造信息的數(shù)字化將實(shí)現(xiàn)C A D/C A P P / C A M / C A E的一體化，使產(chǎn)品向無(wú)圖樣制造方向開(kāi)展，如產(chǎn)品C A D數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)校核，直接傳送給數(shù)控機(jī)床完成加工就是一例。2制造業(yè)向互聯(lián)網(wǎng)輔助制造方向開(kāi)展通過(guò)局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部并行工程，通過(guò)因特網(wǎng)建立跨地區(qū)的虛擬企業(yè)，實(shí)現(xiàn)資源共享優(yōu)化配置，使制造業(yè)向互聯(lián)網(wǎng)輔助制造方向開(kāi)展。現(xiàn)在不少企業(yè)已在數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)電子商務(wù)方面邁出了可喜的四大步：1轉(zhuǎn)變Transform。企業(yè)核心的流程轉(zhuǎn)變，以