社會需求

按照實現功能和目的的不同,目前針對虛擬裝配的研究可以分為如下四類:

1.以產品維護保養為中心的虛擬裝配

產品維護保養是產品使用階段的一個重要售后環節,針對日常生活用器方面,如空調、電視、冰箱等,能有效提高產品生命周期,減少日常能效損耗;針對安全生產領域,如紡織,數控加工等,能有效減少設備故障率,原材料損耗;而在科研環節,設備正當的維護保養則更能有效的保護已有資源投資,減少研究成果的外在因素引響。通過虛擬裝配,則能有效的減少在設備維護保養、故障排除這塊人員培訓的投入成本,培訓周期,同時能提供系統化的培訓效果考核機制。

2.以產品設計為中心的虛擬裝配

虛擬裝配是在產品設計過程中,為了更好地幫助進行與裝配有關的設計決策,在虛擬環境下對計算機數據模型進行裝配關系分析的一項計算機輔助設計技術.它結合面向裝配設計(DesignForAssembly,DFA)理論和方法,基本任務就是從設計原理方案出發在各種因素制約下尋求裝配結構的最優解,由此擬定裝配草圖.它以產品可裝配性的全面改善為目的,通過模擬試裝和定量分析,找出零部件結構設計中不適合裝配或裝配性能不好的結構特征,進行設計修改.最終保證所設計的產品從技術角度來講裝配是合理可行的,從經濟角度來講應盡可能降低產品總成本,同時還必須兼顧人因工程和環保等社會因素.

3.以工藝規劃為中心的虛擬裝配

針對產品的裝配工藝設計問題,基于產品信息模型和裝配資源模型,采用計算機仿真和虛擬現實技術進行產品的裝配工藝設計,從而獲得可行且較優的裝配工藝方案,指導實際裝配生產.根據涉及范圍和層次的不同,又分為系統級裝配規劃和作業級裝配規劃.前者是裝配生產的總體規劃,主要包括市場需求、投資狀況、生產規模、生產周期、資源分配、裝配車間布置、裝配生產線平衡等內容,是裝配生產的綱領性文件.后者主要指裝配作業與過程規劃,主要包括裝配順序的規劃、裝配路徑的規劃、工藝路線的制定、操作空間的干涉驗證、工藝卡片和文檔的生成等內容.

工藝規劃為中心的虛擬裝配,以操作仿真的高逼真度為特色,主要體現在虛擬裝配實施對象、操作過程以及所用的工裝工具,均與生產實際情況高度吻合,因而可以生動直觀地反映產品裝配的真實過程,使仿真結果具有高可信度.

4.以虛擬原型為中心的虛擬裝配

虛擬原型是利用計算機仿真系統在一定程度上實現產品的外形、功能和性能模擬,以產生與物理樣機具有可比性的效果來檢驗和評價產品特性.傳統的虛擬裝配系統都是以理想的剛性零件為基礎,虛擬裝配和虛擬原型技術的結合,可以有效分析零件制造和裝配過程中的受力變形對產品裝配性能的影響,為產品形狀精度分析、公差優化設計提供可視化手段.以虛擬原型為中心的虛擬裝配主要研究內容包括考慮切削力、變形和殘余應力的零件制造過程建模、有限元分析與仿真、配合公差與零件變形、以及計算結果可視化等方面.

 

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