虛擬制造技術論文

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虛擬制造技術論文范文第1篇

關鍵詞：虛擬制造技術；現代機械工程設計；機械制造；機械產品；機械設計

文獻標識碼：A中圖分類號：TH166文章編號：1009-2374（2016）05-0073-02

作者簡介：伊紀斌（1994-），男，山東淄博人，山東理工大學國防教育學院學生，研究方向：機械設計

隨著知識經濟和工業制造的快速發展，現代化的市場要求產品生產廠商要以最快的速度、最優的品質、最短的研發時間、最低的成本消耗和最佳的服務來滿足顧客的需求。傳統設計一般是在圖紙結合產品的特性和設計的具體要求進行的，在機械設計的過程中需要提前對設計中的設備裝配的干擾因素的不確定進行考慮，但是產品在裝配中的缺陷只有在產品開發的后期才能暴露出來或者在產品的試制階段和裝配中顯現出來。如果設計的零件已經開始投入生產了，那么損失就更加嚴重了。產品的質量在傳統的設計和制造方式上不能得到很好的保證，并且傳統設計的工藝比較粗糙、開發的效率低、花費時間比較長、耗費的資金比較大。在變化速度快、持續性發展和不可預測性市場中難以適應。因此，企業的生產活動需要具備高度的柔性和快速的反應，與此同時信息技術的飛速發展保證了機械制造的先進性，信息化的使用對于現代機械工程設計十分重要。

1虛擬機械制造技術

以往傳統的機械設計技術的設備條件比較差，設計技術性不強，傳統的設計觀念比較保守，設計的手段主要依靠的是粗略的計算和估算，主要是在較多的簡化和靜止化假設中完成機械工程的設計，傳統設計具有較大的隨意性，并且設計的關鍵過程還對設計者的經驗和設計習慣具有很大的依賴性。設計的過程很難實現合理、高效和準確。但是在現代化虛擬設計的相關技術可以很好地實現設計經驗依賴性強、設計過程靜態性和設計理念隨意性向現代化設計精確性、以數據知識工程和專家系統為保證的設計方式的發展，虛擬計算機技術需要對必要的信息進行檢索、分析和收集。最終找出最優的設計方案和數值運算的方式，當然也會對CAD技術和人工智能技術、數據庫技術等進行大量的應用。虛擬機械制造技術主要是在虛擬環境下對計算機的模型進行虛擬分析的一種計算機設計技術。該技術集成并綜合應用了綜合性的機械制造環境，主要包括了各種仿真、分析、應用等工具以及信息模型和控制工具等。虛擬制造需要經歷的主要階段有裝配產品的概念設計、動態仿真、回收利用。依靠虛擬制造技術，機械設計人員不需要將所有的零件設備生產制造出來，可以通過對零件模型的建立，隨后對零件進行虛擬裝配，并對各零件部位之間的裝配間隙進行干涉、對裝配的狀態實現檢查，對零件設計中的錯誤及時發現，如果零件不符合設計要求，可以依靠計算機技術方便及時更改模型，最后形成新的零部件設計圖和裝配圖，達到設計、裝配和制造檢驗的協調。

2虛擬制造技術的關鍵

虛擬制造技術包含了許多方面，主要有設計技術的提出、產品制造過程的抽取、原模型的建立、集成基礎結構、建模仿真等。下面就對虛擬制造技術中的關鍵技術進行詳細的介紹：

2.1虛擬技術中的建模技術

虛擬指的是在系統中將現實制造系統映射到虛擬環境下，主要涉及了RMS的模型化、形式化、計算機化的抽象描述和表示。VMS建模的主要內容有生產模型建立、產品模型建立、工藝模型建立的信息化體系結構的建立。生產模型中有靜態描述和動態描述兩種。靜態描述主要是關于對系統生產能力和生產特性。動態描述是在已經被得知的系統狀態和需求的性質上對產品的整個過程進行全面的預測。在制造過程中我們將種種實體對象總的稱之為產品模型。在產品的模型建立中需要對產品的明細、形狀特征等方面進行描述。對于VMS而言，要實現產品實施過程的全部繼承必須具備完整的產品模型。因此在虛擬制造中的產品模型不再是單一和靜止的，它可以運用抽象的技術實現各種模型面貌的提取。工藝模型主要指的是在制造過程中對產品的工藝參數和關于產品功能的各種因素進行聯系，最終實現對產品模型和生產模型之間相互作用的反映。

2.2虛擬制造技術中的仿真技術

仿真指的是通過計算機實現復雜現實系統的抽象化和簡潔化最終形成的系統模型，并且在仿真的基礎上對模型進行應用，最終得到相應的系統性性能分析。仿真主要以系統模型為主體的研究方法，它對實際的生產系統沒有直接的干擾作用，并且仿真系統可以對計算機的計算能力進行應用，實現在短時間內完成在實際工作中需要很長時間的工作，有效縮短了生產決策的時間，最大化地避免了對人力、物力和資金的投入以及浪費。計算機技術還有很好的仿真修復功能，最大化地保證了方案的最優。仿真技術過程的主要步驟有系統研究、數據收集、系統模型建立、仿真算法的確定、仿真模型的計算、仿真模型的運行、結果的輸出和分析。仿真在產品的制造過程主要被分為制造的仿真和加工的仿真。在系統產品的開發中主要涉及的是產品建模、設計交互行為仿真等。方便對設計結果的評價，及時進行反饋，降低產品設計中的錯誤。加工過程的仿真主要有切削、裝配、檢驗及焊接、壓力加工和鑄造等。以上兩種仿真過程是相對獨立的，兩者不能實現集成，而VM中應建立全面過程的統一仿真。

2.3虛擬制造中的虛擬現實技術

虛擬現實技術的目的是改善計算機的交互方式，提高計算機的可操作性，它是在對計算機圖形系統和多種顯示以及控制等接口設備的基礎上，以交互的三維環境為人提供沉浸體驗的技術。虛擬現實技術主要由圖形系統和多種接口設備組成，使人在虛擬環境中感受到真實的沉浸感覺，交互性計算機系統是虛擬現實系統的基礎。虛擬現實系統中有操作者、機器和人機接口。它幫助提升人和計算機間的和諧度，同時也是最有力的仿真工具。在VRS的作用下實現對真實世界的模擬。在用戶交互輸入以及輸出修改虛擬環境的條件下，使人達到身臨其境的沉浸感覺。VM的關鍵技術之一就是虛擬現實技術。

3機械虛擬樣機技術介紹

虛擬樣機技術在機械工程設計中被稱作機械系統動態仿真技術，它是20世紀80年代在計算機技術的快速發展中發展起來的一種計算機輔助技術。在計算機建立樣機模型后，對模型的多種動態性能進行具體的分析，最后對樣機方案實現改進。用數字化模型代替物理性的樣機。通過虛擬樣機技術的作用，簡化了機械產品的設計開發過程，有效縮短產品開發的時間，最大程度降低產品的開發成本和費用，實現產品質量和系統性能的提升，使設計產品實現最優化和最具創新性。綜合以上優勢，該技術一經出現就受到了眾多工業發達和高等院校及設計和生產企業的重視，許多著名的產品開發設計者都對該技術進行了引入并運用在自身產品的開發中，并且取得了極好的經濟和生產效益。在機械工程設計

中應用仿真技術對零件進行設計、生產工序等方面的選用以及工藝參數、加工工藝、裝配工藝等構件的運動性等均可以實現建模仿真。

4虛擬制造技術在機械工程中發揮的優勢

4.1強大的通用性和分析處理復雜問題的能力

虛擬樣機技術建立和發展的基礎是分析力學和多體運動力學，該技術的關鍵是對復雜機械系統進行自動建模。因此，大多數的虛擬樣機技術軟件主要運用的是帶約束乘子的微分代數混合方程。令每個構件都有六個自由度是它的核心，還要要求其對多余的自由度進行限制，實現其具有良好的通用性，達到適用性強的目的。與此同時，虛擬樣機技術還對機械系統的詳細環節進行考慮，具體指彈性、接觸和摩擦等因素。

4.2為機械系統建模帶來便利

傳統的機械系統建模中要先建立運動分析，隨后在運動分析的基礎上進行動力分析，這中間需要許多的圖形分析和公式推導。但是圖形的分析和公式的推導過程往往比較復雜，并且錯誤率高。同樣的建模過程中設計人員只需要將機械的構成方式和連接方法以及相應的物理參數實施輸入，其后的建模和求解只需要計算來完成就可以了，極大地幫助設計人員承擔了許多的設計難度。

4.3強大的后期處理能力

在傳統的分析方法上通常得出的是大量的數據，數據的理解還要依靠豐富的經驗和理論。但是運用虛擬樣機計算軟件為復雜性的數據提供了可視化技術，使得設計人員直觀地看到機械設計的性能和運動效果。

5結語

虛擬制造技術實現了現代工程機械工程設計領域中的設計、試制等一系列過程的直觀性。實現了在產品真正制造出來前，可以在虛擬的制造環境中生成產品的原型，更好地替代現實中的硬件產品，更方便地對設計產品的性能和可生產性進行評估，極大地縮短了產品的設計和生產周期，最大化地節約了產品開發的成本，保證產品的開發和設計可以適應市場的靈活性的變化。虛擬制造技術是現實技術和計算機仿真技術在機械制造中的綜合應用。在現代化計算機虛擬設計技術的幫助下實現對眾多產品的開發和設計，不僅不會造成實際物質的浪費，并且還能更直觀地了解產品生產的具體情況，打開了機械制造和設計的全新局面。

參考文獻

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[5]陶表達，姚桂玲．虛擬技術在現代機械產品研發中的應用[J]．湖北第二師范學院學報，2010，（2）．

虛擬制造技術論文范文第2篇

論文語種：中文

您的研究方向：管理

是否有數據處理要求：否

您的國家：北京

您的學校背景：北京理工大學

要求字數：6000 (開題報告)

論文用途：碩士畢業論文

是否需要盲審(博士或碩士生有這個需要)：否

補充要求和說明：先要一個開題報告! 正式畢業論文的要求 學校還沒通知 開題報告要求 見 附件 題目方向是 三維制造工藝 對機加企業(車間) 的影響 或 數字化制造 對機加企業(車間)的影響 (最好是針對航天制造企業)

北京理工大學研究生院工程碩士學位論文開題報告：基于三維模型的工藝對技術對航天制造企業生產效率的影響

一、學位論文選題的目的和意義

1.1 選題背景

進入21世紀,數字化設計制造技術在國際航空制造業新產品研制中發展迅猛,傳統的以模擬量傳遞為基礎的設計制造手段，已經逐漸被以數字量傳遞為基礎的數字化手段所代替,通過全面采用數字化產品定義、數字化預裝配、產品數據管理、并行工程和虛擬制造技術,極大縮短了機型研制周期、提高了產品質量。

二、本選題研究領域歷史、現狀、發展趨勢分析

三、研究方案

四、研究計劃進度表

五、經費預算

六、參考文獻

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虛擬制造技術論文范文第3篇

【摘要】在對綠色制造概念介紹的基礎上,介紹了模具綠色制造的整個生命周期,包括綠色設計、綠色制造、綠色包裝、綠色維護和綠色回收、再處理等階段,并結合鍛模、沖壓模、注塑模具自身的特點,具體闡述了基于綠色制造的模具設計與制造的原則與方法。指出了模具的設計和先進制造技術與綠色思想的結合是模具工業的發展必然。

【關鍵詞】綠色制造;模具;先進制造技術

制造業是社會經濟向前快速發展的重要支柱產業,制造業在將制造資源轉化成產品以及隨后產品的使用和廢棄后的處理過程中,將會給生態環境帶來了不同程度的污染。對于制造業來說,未來所面臨解決的重大問題是如何減少資源的消耗和盡可能少地產生環境污染。因而綠色制造(GreenManufacturing)應運而生,其目標是使得產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產品生命周期中,對環境的負影響最小,資源使用效率最高[1-2]。綠色制造主要包括以下幾方面內容:一是制造問題,包括產品生命周期全過程;二是環境影響問題;三是資源優化問題。綠色制造就是這三部分內容的交叉和有機集成。

模具是制造業中使用量大、影響面廣的工具產品,是工業生產當中的基礎工藝裝備。它的生產技術水平的高低,已成為衡量一個國家產品制造水平高低的重要標志。傳統的模具設計過程一般僅僅需要考慮模具產品的基本屬性,如模具的功能、質量、成本和壽命等等,而很少、甚至不考慮它的環境屬性和對資源、能源造成的浪費。模具工業作為制造業的一個重要組成部分,并且在我國得到迅猛發展,因而在模具行業中提倡綠色制造尤為重要。

1模具的綠色制造

由綠色制造的概念可知,“綠色模具”不僅僅指在使用時對環境的影響小,還應是從制造到報廢的整個生命周期內對環境的破壞是最小的。因此,模具的綠色制造設計要求設計者在構思階段就要優先考慮模具產品的環境屬性(模具的可拆卸性、可再次回收性等等),然后再考慮原有應該考慮的模具產品應用的基本屬性[3]。總的來說,模具綠色制造的整個生命周期包括綠色設計、綠色制造、綠色包裝、綠色維護和綠色回收、再處理等階段。

1.1模具的綠色設計:模具綠色設計對模具綠色制造有著非常重要的地位,這一步解決的好壞直接影響到最終利用模具加工產品的綠色生產問題。

1.1.1模具材料的選擇:模具材料的選擇是模具產品設計的第一步。模具材料的“綠色程度”對最終產品的“綠色性能”具有非常重要的影響。因此,綠色模具設計必須建立在綠色模具材料基礎上。綠色模具材料應是低能耗、低成本的材料,尤其是少污染的材料;是易加工和加工過程中無污染或少污染的材料;是易回收處理、可重復多次使用或可降解的材料。比如,可選擇優質鏡面模具鋼加工型腔,輔之以良好的拋光手段;直接用不銹鋼材料來加工防腐的模具,以替代表面處理的方式。另外除在材料上選用不銹鋼來避免使用電鍍外,也可采用鎳磷鍍替代電鍍鉻,因為鎳磷鍍在對氯化氫氣體的防腐上要優于電鍍鉻,且前者對環境的危害也要小于后者。

1.1.2延長壽命的模具設計:延長產品壽命是綠色制造的主要手段之一。對于鍛造模具,在提高模具壽命方面已有很多的措施,如正確選擇分模面位置、選擇適當的飛邊槽、選擇合適噸位的鍛造設備、在一副鍛模上開設兩個終鍛模膛分別單獨使用等。對于沖壓模具,如沖壓間隙值的合理選取、盡量壓縮凸模工作部分長度、采用彈性卸料板、改進凸(凹)模的結構如采用一模多形、一形兩用和拼裝式模具來提高模具的利用率。對于注塑模具,如采用隨形冷卻水道可提高注塑精度和模具使用壽命;將模具型芯由整體結構改為鑲拼式結構,可解決模具的變形問題,提高模具壽命。

1.1.3模具的可回收性設計:模具的回收性設計是指在模具產品綠色的設計初期充分考慮產品中所用各種材料的回收、再利用的可能性、回收處理的方法、回收性的技術經濟評估以及回收性的結構框架設計等有關一系列問題。這樣就可在后續生產中盡可能節約材料,減少浪費。因此,因避免或不要過多使用銅、鉛等有害或對環境有重污染的材料;盡可能減少所用材料的種類;避免使用與現有標準循環再回收過程中不相兼容的材料;多使用無需特殊工具的連接件;設計時盡可能允許使用現有的一些可重復利用的零部件等。

1.1.4模具的可拆卸性設計:模具可拆卸性對于模具綠色制造來說是很重要的。當模具在使用過程中部分零部件由于承受過大的摩擦與沖擊磨損較大時,只需更換這部分零部件模具仍可使用。此外,有時只要更換凸、凹模即可實現一種新產品的生產。如果模具不具備可拆卸性不僅回造成大量可重復零部件材料的浪費,而且因廢棄物處理不好導致嚴重的環境污染。因而在設計初期就要考慮模具結構易于拆卸,維護方便,這樣就便于在后續回收處理中再利用。因此,在模具設計時應盡可能選擇通用結構,以便更換;在滿足強度要求的前提下,盡量采用可拆卸聯接(如螺紋聯接),不用焊接、鉚接、膠接等;不用或少用過盈配合;采用組合模架。

1.1.5模具設計的標準化、規范化、系列化:無論是鍛造、沖壓模還是塑料模,都有必要向標準化、規范化、系列化方向發展,模具標準化是組織模具專業化生產的前提,而模具的專業化生產是提高模具質量、縮短模具制造周期、降低成本的關鍵。模具設計向標準化、規范化、系列化方向發展,便于采用和購買模許多規格的標準模架及其它標準件,而這些模架及標準件又可由專門的廠家、企業通過社會化分工進行生產,從而使有限的資源得到優化配置。另外,模具各結構單元的規范化、標準化,可使生產其的夾具數量大為減少,從而節約資源,并且加快了設計速度,縮短了設計周期,方便加工管理。

1.1.6模具CAD/CAPP/CAM一體化:模具CAD/CAPP/CAM是模具設計走向全盤自動化的重大措施。采用CAD/CAPP/CAM技術,可實現少圖紙或無圖紙加工和管理,一方面,節約用紙即節約資源和能源;另一方面,模具CAD/CAPP/CAM一體化也為并行工程的實現提供可能,可縮短模具設計與制造周期,提高模具研制的成功率及模具質量。

1.1.7模具的綠色并行工程:綠色并行工程是現代綠色產品設計和開發的新模式,它的核心是并行一體化設計,強調產品設計及其相關過程同時交叉進行,即在設計階段就要考慮整個生命周期中從概念形成到產品報廢處理的所有環節和因素,如質量、成本、用戶要求、環境影響、資源消耗狀況等。因此,涉及產品整個生命周期的各個部分的小組成員必須協同工作。對于模具設計,不但需要模具設計小組成員之間進行討論,協調產品的設計任務,而且其他部門如工藝、制造、質量等小組也要參與產品的設計工作,對產品設計方案提出修改意見等,從而使得整個模具設計工作一次成功。

1.1.8其他綠色設計:鍛造、沖壓車間是機械工廠的高噪聲車間之一。大量的鍛壓設備在生產運轉過程中所產生的強烈噪聲,危害工人的健康,影響了生產效率,干擾了環境的安寧。因此,在進行模具設計的時候,必須對噪聲加以控制和消減。對于鍛造設備,如使用排氣消聲器、用液壓模鍛錘代替蒸空模鍛錘等等。對于沖壓設備,消減聲源噪聲的措施有:用V帶傳動代替齒輪傳動;以摩擦離合器代替剛性離合器;采用鑄鐵機身以增加壓力機的剛性和減震能力;作好飛輪等回轉體的動平衡等等。控制噪聲傳播的途徑有在軸承和軸承座之間加彈性襯套;在壓力機產生噪聲的主要部位加蓋隔聲罩;采用具有油減震器的無沖擊模架等等。對于注塑模具,澆道設計上要注意澆道凝料與塑料制品的體積比率,一般應小于30%。如果達不到,就要考慮進一步優化澆道設計和調整型腔數量,或者采用熱流道技術。熱流道技術在塑料原料的節約上有突出的優勢,在產品價格競爭日益激烈的今天,這一點尤為重要。因此近幾年該技術的應用得到快速普及。

1.2模具的綠色制造工藝:在模具綠色制造過程中,采用綠色制造工藝也是實現模具綠色制造的一個重要環節,它是一種既能提高經濟效益,又能同時減少環境影響的工藝技術。近來年,隨著先進制造技術在模具行業的推廣,模具行業也向著綠色制造工藝方向努力。目前,在模具行業中應用的較為典型的先進制造技術有:

1.2.1快速原型制造(RapidPrototypingManufacturing,RP&M)[4-5]:

快速原型制造是一項集計算機、激光、數控及精密傳動等技術于一體的先進制造技術,其在原理上突破了傳統加工技術采用材料“去除”的原則,而采用材料“逐層堆積”的原理,能根據產品的CAD數據,快速地制造出具有一定結構和功能的原型,甚至產品,由此可有效地加快新產品的開發速度。而以RP&M原型作母模來翻制模具的快速模具制造技術,進一步發揮了快速成型技術的優越性,可在短期內迅速推出滿足用戶需求的產品,大幅度降低新產品開發研制的成本和投資風險,縮短了新產品研制和投放市場的周期,在小批量、多品種、改型快的現代模具制造模式下具有強勁的發展勢頭。

1.2.2虛擬制造技術(VirtualManufacturing)[1]:

虛擬制造是對制造過程中的各個環節,包括產品的設計、加工、裝配,乃至企業的生產組織管理與調度進行統一建模,形成一個可運行的虛擬制造環境,以專門的虛擬軟件技術為支撐,借助高性能的硬件,在虛擬制造環境中生成數字化產品,實現產品設計、性能分析、工藝決策、制造裝配和質量檢驗,從而縮短模具產品的設計與制造周期,降低開模的開發成本,提高快速響應市場變化的能力。

1.2.3高速切削(HighSpeedMachining,HSM):

高速切削在模具領域的應用主要是加工復雜曲面[6],其中高速銑削(也稱為硬銑削,HardMilling,HM)可以把復雜形面加工得非常光滑。加工表面粗糙度值很小、淺腔大曲率半徑的模具完全可用高

速銑削來代替電加工;對深腔小曲率半徑的模具可用高速銑削加工作為粗加工和半精加工,而電加工只作為精加工。這樣可大大節約電火花和拋光的時間以及有關材料的消耗,這對保護環境的貢獻是不言而喻的。同時,極大地縮短了加工周期,提高了加工效率,降低了加工成本。

1.3模具的綠色包裝:模具的綠色包裝是模具銷售過程中涉及到的綠色問題,它著重從保護環境的角度出發,盡可能使模具產品進入銷售、使用、廢棄的物流過程中,其對環境資源消耗和廢棄物產生量最小。模具的綠色包裝主要包括三個方面的內容:模具包裝材料的選擇、模具包裝結構和模具包裝材料的回收。具體來講,第一方面就是在模具遠程配送過程中,在不影響包裝強度的前提下盡可能使用一些常見的木制材料(如合成板),這是由于模具產品不同于其他一些精制產品,它不太注重產品的外包裝精美問題,只關心產品的內在保護質量。第二方面就是要合理設計包裝箱內部結構,從而簡化包裝復雜度。即多個零件盡量在一個包裝箱中放置。同時,為了避免零件之間在運輸過程中互相摩擦造成磨損而影響模具產品表面質量,可在其中多放置一些軟性材料來隔離。第三方面就是要在包裝箱上注明包裝材料的可回收性標志及回收處理方式。如果用戶不能處理或難處理的,可注明可寄回原處處理,并給予一定的經濟補償。這樣的處理表面上看會使初期的成本可能有所增加,但從長遠來考慮,這也是節省成本的好方法。

1.4模具的綠色維護:在模具的使用過程中,由于其特殊性,要經常進行模具的修模工序。因此,同模具綠色制造過程一樣,修模過程也需要進行綠色處理。比如,在進行尺寸修模時,盡可能進行人工修護,少用或不用機加工;少用或不用有害溶液對模具進行表面處理,如鹽酸或甲醇等;在維護模具表面硬度方面,盡可能減少熱處理工序等等。

1.5模具的綠色回收、再處理:由于新產品的不斷開發以及產品更新換代的步伐不斷加快,舊產品模具必將被逐一淘汰。如何對廢棄模具進行回收處理,這是目前一直困擾模具行業無法得到解決的問題。提出模具綠色制造問題,很大一部分原因就是要有效地解決這個問題。如果模具在設計和制造階段就采用了綠色概念,則后續的回收處理就比較簡單,即只需根據模具的具體磨損情況,有針對性地進行拆卸,取其可用部分,進行適當修護加工,就可應用到新模具產品上,而剩余部分則可作廢料處理。

虛擬制造技術論文范文第4篇

關鍵詞：球頭銑刀；銑削力；建模

1.概述

隨著全球工業市場競爭的日趨激烈，產品的復雜性和加工質量要求越來越高。而隨著CAD/CAM系統和CNC加工中心的進步，我們可應用球頭銑削來滿足復雜表面的加工需要。由于在復雜曲面加工中，很難選擇恰當的參數使得加工過程既能提高生產率，同時又能保證工件質量。為了保證產品加工質量且避免刀具破損或刀具過變形等不期望結果的發生，通常做法是選擇保守的加工參數。然而，這會降低生產率。這需要在加工參數和加工質量及加工效率之間達到一個最佳的匹配。

銑削加工過程是由“機床―刀具―工件”構成的、各種影響因素綜合作用的系統。在加工進行過程中隨時會受到各種隨機因素的干擾，其中的干擾因素主要包括：工件材質不均勻造成的材料微觀硬度變化，刀具磨損造成的刀具幾何參數的改變，切削參數變化及切削振動等，這些因素都會使加工系統轉變為動態系統。

因此，球頭銑削過程分析和銑削力仿真對加工精度預測、銑削過程自適應控制以及工藝參數優化都有非常重要的意義。

2.銑削力建模

2.1 局部銑削力的計算

切削力的準確建模是分析和預報切削加工性能的基礎（工藝參數的選擇、切削過程穩定性、刀具磨損及破損的監控等）。由于銑削過程非常復雜，在此過程中銑削力不斷變化，通常的切削理論不能趨勢應用于銑削過程，因此，球頭銑刀加工復雜曲面切削力模型建立的基本策略是將刀具切削刃沿軸向等間隔劃分成許多很小的切削微元，每個微段相當于一個簡單的斜角切削，作用在刀刃微段上的空間銑削力可以分解成微切向力 、微徑向力 和微軸向力 。刀具受到的切削力為參加切削的切削微元的受力之和，切削微元的受力分析是根據切削力與切削負載之間的經驗關系。本文采用Lee和Altintas所提出的斜角切削的切削微元的受力公式 ：

在整體坐標系中，X方向為刀具的進給方向，Z方向垂直于水平面，根據右手定則便可確定Y的方向。

在局部坐標系中，由于所加工工件表面傾斜，所以局部坐標系中所選取的傾斜面與加工件表面平行，所以在此圖中 等于 ，X方向也為刀具進給方向，Z方向垂直于傾斜面，根據右手定則便可確定Y的方向。

圖2-1表示了刀具的局部坐標系和整體坐標系， 和 表示了其局部坐標系的位置，在局部參考系中根據切削刃位置的測量可以計算出未變形切屑的厚度。同時，其它輔助角 ， 和 也可以運用到坐標變換的數學表達式中（并且，這些輔助角都是以 和 為根據的）。所以，運用坐標轉換，將局部坐標向整體坐標進行轉換是非常必要的。

圖2-2表示出了從局部坐標系到整體坐標系進行轉換的每一步。第一步將 角繞X軸旋轉，直到 與 平行。用這樣的方法就得到了 坐標系。第二步將 角繞 軸旋轉，直到 與 平行。這樣又獲得了 坐標系，與整體坐標系平行。最后，轉換平移，將局部坐標系轉換為整體坐標系。

這樣，通過兩次坐標系旋轉和一次坐標系平移，便可根據微元上的切削力從而導出整體銑削力。變換公式如下：

2.2 整體銑削力的計算

3.結論

本文密切結合先進制造技術的需要，以虛擬制造中的球頭銑削作為研究課題，著重研究了球頭銑削過程物理仿真中關于銑削力建模仿真的問題，在針對球頭銑刀高速銑削力研究的整個過程中，根據原有的經驗公式及切削機理，主要對銑削力進行具體研究，研究球頭銑刀切削微元上所受到的切向力，徑向力和軸向力的受力情況，進而沿刀刃進行積分，通過局部坐標系轉換到整體坐標系，用數值積分方法建立銑削力模型。

參考文獻：

[1]徐安平.考慮刀桿柔性的數控銑削過程物理仿真研究（博士論文），天津大學，1998，7.

[2]張延賢，劉勝利，屈文然.銑削力建模和仿真. 天津大學學報. 1991，3：73～80.

虛擬制造技術論文范文第5篇

關鍵詞：虛擬企業;人力資源;管理

【本文來源】：系統工程2003年3月

【本文作者】：陳亮

目前,虛擬企業這種組織結構在中國的企業中還比較陌生,不像其他各類組織結構那樣有著較為豐富的應用經歷和經驗。但是國外虛擬企業成功的典型有很多,如世界知名的康柏電腦公司、以高品質運動鞋聞名的耐克公司、飲料巨商可口可樂公司等企業在生產經營活動中應用虛擬企業這種組織結構都獲得了巨大的成功。虛擬企業已成為企業成功的秘密武器。

1虛擬企業的概念

虛擬企業是隨著現代通訊技術的迅猛發展和社會化分工程度的日益提高而產生的。日益激烈的國際市場競爭迫使人們對企業如何以最小的投入獲取最大的收益進行廣泛而深入的探索和研究。1989年美國國家工程院和國家科學院聯合發起對當前制造業面臨的挑戰和對策的研討會,并在美國國防部的資助下成立了以美國13家大型制造企業為核心的領導組,帶領百多家企業對如何建立“靈活型制造企業”進行了研究,要求企業內部以及企業之間具有既靈活又密切的大聯合管理機制,以適應目前市場需求的快速變化問題。由此開創了虛擬企業與虛擬經營的新模式。[1]

虛擬企業就是在具體的商業目標的趨動下,由生產商與供應商暫時組成的網絡企業或者說是他們之間較為松散的聯合體,目標達到,即告解散。其生命周期視其既定目標及產品或服務的類型不同而異。在虛擬企業中,接受業務的企業本身不具備完成任務(或者是出色完成任務)的全部技術和資源,但卻可以高效且出色的完成任務。這是由于虛擬企業的運作是以計算機網絡通信設備為基礎,通過把與某項服務、產品相關的企業相連,利用虛擬,各個企業從事自己最善于從事的工作,整個虛擬企業中的各個合作企業都能高效的運作,從而為顧客提供最滿意的服務或產品。從戴爾公司的運作過程中可以更清楚地理解虛擬企業的運作,每當戴爾公司接到用戶訂單后,其所有相關信息立刻被分解成具體零部件生產信息,并隨即通過其巨大的計算機網絡傳遞到各地合作企業的信息庫,在那里零部件通過批量生產被迅速制造出來。生產一旦完成,產品立刻通過聯邦快運被傳遞到離用戶最近的戴爾公司分部所在地。于是來自世界各地的飛機攜帶著不同廠家生產的零部件,經重新組合一齊送往戴爾公司裝配流水線,這樣完全由用戶自己定制的計算機便問世了,整個過程歷時5日或更短。[2]

綜上所述,虛擬企業的優勢有:

(1)虛擬企業屬于強-強組合,它注重各合作企業的核心競爭力,同時各合作企業的收益也會成倍增長。

(2)虛擬企業可以降低各合作企業在人力資源、廠房、設備等方面的投資,可以降低單位產品成本和對新產品的投資。

(3)虛擬企業是由各伙伴企業的核心競爭力融合而成,因而可以生產出最佳的產品或服務。

(4)虛擬企業具有制造與設計的靈活性,它能對瞬息萬變的生產環境產生迅速的反應,可以在短時間內生產出新的產品。

(5)由于合作企業可輕易地改變,虛擬企業具有操作上的靈活性。一家企業可以同時參與多個虛擬企業。[3]

2虛擬企業人力資源的特點

(1)人力集成化

虛擬企業的核心企業根據市場信息,一旦產生一種產品方案,即開始虛擬制造過程,首先是人力資源的虛擬集成,根據企業自身的人才資源優劣,和外部企業進行人才資源優勢互補——“借雞生蛋”,通過信息網絡把來自不同企業的人員集成在一起,為一個共同的目標而協同工作,一旦虛擬企業解體,這些來自不同企業、職位和法律關系互不歸屬的人員的合作關系即告結束,這種“集智”是虛擬企業成敗的關鍵。

(2)文化多元化

虛擬企業的伙伴更可能有不同的文化和不同的生活方式,這可能引起沖突。隨著信息通訊的增多,不同文化間將有更多交流和理解,從而減少沖突,故應提倡允許不同文化和不同生活方式的共存。

(3)組織動態化

虛擬企業由組建、生產、解體三個過程組成,其存在的時間完全取決于項目或產品,因此虛擬企業是動態的、暫時的,一旦項目或產品完成,虛擬企業宣告結束或組建另一形式的虛擬企業。

(4)結構虛擬化

虛擬企業的優點是“用最大的組織來實現最大的權能”,由于企業自身資源有限,組織結構功能有限,為實現某一市場戰略而組成的虛擬企業其結構功能也是虛擬的集成結構,在整個企業虛擬聯合體中,每個成員只充當其中某部份結構功能,是分布式動態虛擬聯合結構,通過信息網絡,支持著為虛擬企業依空間分布的生產而設立的復雜的后勤保障工作,這樣的企業結構和傳統的組織結構相比,有較大的結構成本優勢,大大提高了企業的競爭力。

3虛擬企業人力資源管理中急需重視的問題及對策

目前國內外學者對虛擬企業中的人力資源管理與開發研究的論文較少,有的學者甚至認為該問題不存在或沒有研究的必要。對此,筆者不敢茍同。因為,人不是機器。在虛擬企業中,“集智”是關鍵,協調是核心,信任是基礎,溝通是手段,可以說,不重視人力資源的虛擬企業,其巨大的優勢將難以發揮。甚至可能因為內部的文化沖突、互不信任、協調不暢而進入困境。筆者認為,當前虛擬企業人力資源中急需重視的問題有:(1)文化沖突;(2)信任度低;(3)協調不暢;(4)溝通困難;(5)整合乏力。

美國未來學家奈斯比特在《大趨勢》一書中指出:“在日常生活中,隨著愈來愈互相依賴的全球經濟的發展,我認為語言和文化特點的復興即將來臨。簡而言之,瑞典人會更瑞典化,中國人會更中國化,而法國人也會更法國化。”也就是說,在當代全球化的世界里,同時存在兩種不同的趨勢:一是人類愈來愈具有全球化的共性;二是在全球一體化的世界中,人類卻愈來愈堅持保留各自原有文明的特色或個性。由此而帶來了走向國際的虛擬企業將面臨多種民族文化互相磨合、沖突的挑戰。正確地對不同文化以及在這種文化環境中發展起來的管理理論進行研究,不僅有助于我們客觀地認識和理解他人的文化和管理理論,而且能更好地學習與借鑒其他文化環境中產生的管理理論。[4]。按照荷蘭學者霍夫斯蒂德的文化維度理論,文化差異可用五維來描述和比較。這五個維度是個人/集體主義、權力距離、非確定性避免、剛性/柔性傾向和短期/長遠取向。它們對跨文化沖突的產生都有一定程度的影響。

因此,處理好虛擬企業的人力資源問題必須重視以下幾點:

第一,分析把握文化沖突對虛擬企業的影響,創造文化協同效應。我們一定要認識到文化沖突對虛擬企業的負面影響不容忽視,因為會使虛擬企業全球化戰略失敗。因此,創造文化協同效應尤為重要。文化協同,作為一種管理文化沖突影響的辦法,是指管理人員根據組織成員和顧客個人的文化傾向,而不是限定文化差異,來形成組織的戰略、策略、結構和管理的過程。這就涉及到了虛擬企業的人力資源管理問題。虛擬企業的管理人員要具備跨文化管理的能力,不但要具備必要的跨國經營知識,而且要具有語言知識和溝通技能。

第二,開創管理溝通創新研究,開創虛擬企業內部溝通新模式。虛擬企業是一種新型的企業組織形式,面對著不確定的,不斷變化的合作伙伴,如何進行有效的溝通將成為重要的研究課題,如何避免溝通中信息的缺失,進行跨文化、跨背景、跨地域的溝通將對虛擬企業的成敗起到非常關鍵的作用。跨文化的溝通是在具有文化敏感性的基礎上,尊重和領悟虛擬企業內部的多元文化,使虛擬企業內部交往人員的雙方能夠理解彼此的意圖的行為。有了良好的跨文化的溝通,跨文化的領導、激勵和決策也就易如反掌。基于國際互聯網的在不確定環境下的柔性溝通將成為未來發展的方向。

第三,建立學習型組織,樹立共同愿景,進行廣泛的團隊學習。在虛擬企業中廣泛地創建學習性組織的活動,使各協助單位能夠樹立共同愿景,共同學習,共同發展,應該用超越自我、改善心智模式、團隊學習、系統思考等方法在虛擬企業中創造良好的氛圍和解決發展中遇到的困難,并且在學習中建立互相信任的關系,不斷創新,以適應快速變化環境的要求。

這就涉及到了虛擬企業的人力資源管理問題。虛擬企業的管理人員要具備跨文化管理的能力,不但要具備必要的跨國經營知識,而且要具有語言知識和溝通技能。

第四,虛擬企業需要新型的領導者。虛擬企業從傳統的權力直線制變成了平等協調制,從傳統的上下級關系變成了平等的協調關系。虛擬企業的經理不再是命令者,而是彼此的協調者,這種新的角色需要新型的領導者。新型的領導者應該具備全方位的協調能力、系統的思考能力和全球化的視野。

第五,虛擬企業需要新型員工。虛擬企業是各合作企業核心競爭力基于信息網的聯姻,需要自我導向型、知識型、技術型且充分可靠的員工,同時能運用計算機。另外,虛擬企業的產品或服務是由各合作企業合作而完成,這要求員工具有持續的學習能力和團隊精神。而且,面對快速變化的市場環境,傳統的決策層與操作層分開的做法已經不再適應市場的要求。新型的員工應具有一定的分析能力與決策能力。

第六,開展知識管理,整合資源。知識經濟時代,知識已經取代了自然資源,成為最為活躍和最有創造力的因素,虛擬企業要想發揮它的優勢,必須進行知識管理(KM),進行整個虛擬企業及相關合作單位之間的知識的挖掘、開發、保值、分享等業務,使個人的知識變為組織的知識,最大限度地整合資源。

參考文獻:

[1]蔣鎮輝,陳國青.虛擬企業及其運作[J].企業管理,1999,(1).

[2]計維斌.論企業再造中的一種新模式——敏捷企業及虛擬公司[J].經濟體制改革,1998,(4).

[3]澤聰,翁君奕.虛擬企業協調的任務、障礙與策略[J].企業管理,1999,(4).