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PLM及虚拟装配

 华天软件    |   2016-07-13 10:30:12



小编有话说:

     『 科技的发展带来信息技术的不断更新,面向虚拟制造的信息技术要求也应运而生。国内外PLM厂商相继推出面向工艺环节的虚拟制造解决方案,本文提到的西门子和达索作为国际知名PLM供应商,在虚拟装配方面提供了专业的设计环境,可以让使用者像在真实环境中一样对产品的装配进行模拟操作。其实现在作为国内PLM的领军企业,华天软件基于自主研发的三维轻量化浏览器和工艺设计平台,也推出了面向机加工和装配工艺的工艺仿真软件SVMAN。SVMAN将工艺设计思路和方法融入到三维产品模型的可视化交互过程中,把三维数据作为贯穿设计、工艺、生产、检验维修等环节的核心载体,实现设计与工艺数据的协同共享,各环节不需要间重复创建,保证全生命周期过程的三维贯通。

       欲知SVMAN详情>>机加工和装配工艺的工艺仿真软件SVMAN     


本文转自e-works网站

        随着科技发展,各种信息科技也正不断地融合到制造流程之中,在计算机整合制造及同步工程的基础上又出现了虚拟制造,透过虚拟真实技术,利用计算机和周边设备,生成与真实环境几乎一致的3D虚拟环境,让用户可以从不同的角度和视点来观看,并透过辅助设备与虚拟环境中的物体进行交互关联,模拟完成制造过程。

       在当今经济全球化、贸易自由化和社会信息化的趋势发展下,制造业正面临十分严峻的挑战,必须要透过不断地提高生产效率,改善产品质量,降低成本,提供优良服务,才能在市场中占有一席之地。
       随着科技发展,各种信息科技也正不断地融合到制造流程之中,在计算机整合制造(Computer Integrated Manufacturing System;CIMS)及同步工程(Concurrent Engineering;CE)的基础上,如今已又出现了虚拟制造,透过虚拟真实技术,利用计算机和周边设备,生成与真实环境几乎一致的3D虚拟环境,让用户可以从不同的角度和视点来观看,并透过辅助设备与虚拟环境中的物体进行交互关联,模拟完成制造过程。

 3D虚拟环境

       虚拟制造的最大优点,就是可以在产品在实际生产前,可以让使用者事先针对产品和制造相关方面的潜在问题,进行分析和预测,实现产品设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检测及企业各级的管理控制等,以加强制造过程中的决策和控制能力。


缩短工期的PLM解决方案

        虚拟制造除了需要计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)和计算机辅助工艺设计(CAPP)等技术外,为了能够让产品制作过程,从规划到执行所涉及的各种复杂而相互联络的活动,都能够加以管理,透过产品生命周期管理(Product Lifecycle Management;PLM)缩短工作周期,改善协同并促进整个制造过程的知识和资源使用,更是虚拟制造用来支援及简化制造活动,提升制造质量及效率的重要武器。

         在PLM环境下,来自CAD的大量产品信息,包括描述零部件几何形状的数模和图纸、记载技术条件和标准的文字档案、相关的动画或影视档案等,都可整合在产品结构树中,并透过物料清单(BOM)信息与制造过程清单(BOP)之间的关联,确保在正确的工作环境中,使用正确的产品配置。

      目前与虚拟制造有关PLM解决方案,如发源于航空制造企业的Siemens PLM,已是全球虚拟制造领域公认的领导厂商,所推出的Tecnomatix虚拟制造解决方案,可透过改进产品的制造过程,让企业可以快速应对产品设计变化,有助于共享产品制造过程及生产设计最佳经验,并可在使用实际资源的决策前,以数据方式展示应用效果,确保实际工作过程达到预期的商业成果。

       Dassault Systems的PLM虚拟制造解决方案DELMIA,可以帮助制造部门用设计出产品的全部生产流程,并在部署任何实际材料和机器之前进行虚拟展示。DELMIA将制造过程分为三个不同的领域,首先是工艺规划,包括布局规划、时间安排、工艺与资源规划、产品评估和成本分析;其次是工艺细化与验证,包括制造与维护、焊点布局、装配序列、制造车间与单元布局、加工操作和劳动力配置与互动;最后是资源建模与模拟,包括工厂流程模拟、机器人工作单元的配置与离线程序设计、数控加工、虚拟现实场景和人机工程分析。

有助改善产品可装配性的虚拟装配

       另一个与虚拟制造关系密切的技术,则是虚拟装配技术。在交互式虚拟装配环境中,使用者可以使用各类交互设备,包括资料手套、位置跟踪器、鼠标、键盘、力反馈操作设备等,像在真实环境中一样对产品的零组件进行装配操作。

       在虚拟装配的操作过程中,系统会提供实时的碰撞检测、装配约束处理、装配路径与序列处理等功能,进而让使用者能够对产品的可装配性进行分析、对产品零组件装配序列进行验证和规划。在装配(或拆卸)结束后,系统还会记录装配过程的所有信息,并生成评估报告、影片记录等供分析参考,或是用来培训装配操作人员。善用虚拟装配,可以验证装配设计和操作的正确与否,及早发现装配中的问题,对模型进行修改,堪称是虚拟制造技术的关键部分。

       目前针对虚拟装配的研究可以分为三类。首先是以产品设计为中心的虚拟装配,在产品设计过程中,为了有效协助制订与装配有关的设计决策,于是在虚拟环境下,针对对计算机资料模型进行装配关系分析,其中结合了装配设计(Design For Assembly;DFA)的理论和方法,基本任务就是从设计原理方案出发,然后在各种因素制约下,寻求装配结构的最佳解决方案,由此拟定装配草图,以全面改善产品的可装配性,如透过类比试装和定量分析,找出零组件结构设计中,不适合装配或装配性能不好的结构特征,进行设计修改。

       其次是以工艺规划为中心的虚拟装配,是以产品信息模型和装配资源模型为基础,采用计算机模拟和虚拟实境技术,进行产品的装配工艺设计。由于以工艺规划为中心的虚拟装配,以操作模拟的高逼真度为特色,包括虚拟装配实施对象、操作过程以及所用的工具,均与生产实际情况高度吻合,因而可以生动直观地反映产品装配的真实过程,使模拟结果具有高可信度,进而获得可行且较优的装配工艺方案后,再用来指导实际装配生产。

       根据涉及范围和层次的不同,又可分为系统级装配规划和作业级装配规划。前者是装配生产的总体规划,包括市场需求、投资状况、生产规模、生产周期、资源配置、装配车间布置、装配生产线平衡等内容;后者则是以装配作业与过程规划为主,包括装配顺序的规划、装配路径的规划、工艺路线的制定、操作空间的干涉验证、工艺文件生成等内容为主。

         最后则是以虚拟原型为中心的虚拟装配,是利用计算机模拟系统设法实现一定程度的产品外形、功能和性能类比,以有效分析零件制造和装配过程中的受力变形,对产品装配性能的 影响,为产品形状精度分析、公差优化设计,提供可视化的结果,包括切削力、变形和残余应力的零件制造过程建模、有限元分析与模拟、配合公差与零件变形等,以产生与真实机具有可比性的效果。


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