虚拟制造在模具设计与制造中的应用

虚拟制造在模具设计与制造中的应用

陈晓明陈罗凤

东莞市豪顺精密科技有限公司

随着信息技术与科学技术的不断发展，当前我国制造行业发展中对信息技术等先进技术手段也有了一定程度的应用和实现，在推动我国制造业的现代化发展中起到了非常积极的作用。其中，虚拟制造技术作为一种新兴技术概念，就是在信息技术与科学技术不断发展基础上逐渐被提出，并在模具设计与制造领域应用实现。虚拟制造技术进行模具设计与制造应用，实际上就是通过计算机仿真和虚拟现实技术相互结合，来实现模具产品的设计与制造的过程，它在模具设计与制造中的应用实现，不仅促进了计算机与产品工艺设计的相互结合，在制造业发展中充分发挥其协同作用，同时也有利于促进产品设计与制造中各级决策与控制能力的增强，在推动产品设计与制造不断发展和提升方面，具有较为显著的积极作用。下文将通过对虚拟制造有关技术的分析，对虚拟制造在模具设计与制造中的应用进行研究，以供参考。

1、虚拟制造及其核心技术分析

虚拟制造作为一种新兴技术，所涉及的技术领域相对广泛，其中包含环境构成以及集成基础结构、模型分析、过程特征抽取等等，其核心技术主要以虚拟现实技术、仿真技术和信息技术等为主。

1.1信息技术

其中，信息技术在虚拟制造技术系统开发设计中的应用体现表现为，虚拟制造系统在实际制造与生产中的生产建模、产品建模与工艺建模等建模技术与功能实现，均是以信息技术为基础，通过对信息技术的有效利用，进行上述各项建模分析的信息系统购进基础上，对其系统功能进行满足，以为虚拟制造系统在产品设计与生产制造中的应用提供支持。虚拟制造系统建模结构中的生产建模主要包含动态与静态描述两种模式，其中，动态描述的建模分析功能是指根据已知的系统状态与需求特征，进行产品生产全过程预测分析的过程，而静态描述的建模分析功能则是针对虚拟系统的生产能力与特性进行描述。而虚拟制造系统的产品建模则是指实体对象的模型集合过程，其中包含结构明细表以及产品形状特征等信息，利用虚拟制造系统的建模分析功能进行产品模型建立，是实现其产品全部活动集成的首要环节，并且虚拟制造系统中的产品模型不仅仅是单一的静态模型，它是一种通过对抽象、映射等方法集成应用以实现产品活动所需的动态模型建立与分析的信息系统。

1.2仿真技术

仿真技术作为虚拟制造的核心技术之一，其在虚拟制造系统的应用实现，是通过计算机技术运用对复杂现实的系统进行抽象与简化，使其形成相应的系统模型，通过对模型的分析，以为有关产品的制造与设计提供仿真支持。虚拟制造系统中的仿真技术是以系统模型作为研究的对象，对生产系统的干扰影响较小，并且通过虚拟制造系统的仿真技术进行模型构建与分析中，还能够对计算机快速运算等功能进行有效运用，以实现较短时间内对生产过程中的较长生产周期进行模拟分析，以实现产品模拟分析与决策的时间缩短，减少对资源的占用和浪费。此外，在计算机技术支持下，虚拟制造系统的仿真技术还能够实现重复仿真模拟，以进行最优化方案确定，为产品设计与制造提供更加合理的方案支持。

产品设计与制造中，对产品的模拟仿真主要包括加工过程与制造系统两个分析过程，其中，制造系统中对产品的模拟仿真又包含设计思维以及规划、建模、交互行为等多方面内容，通过上述模拟与仿真分析，能够实现产品设计结果的评价，以针对设计过程进行及时反馈，避免设计问题存在；而产品加工过程中的仿真与模拟分析包含切削、装配以及检验、实际操作等，能够对产品加工的质量和效率进行改进提升。

1.3虚拟现实技术

虚拟制造中的虚拟现实技术是指通过对计算机核心技术运用，在其他先进技术手段支持下，实现与真实环境相似的虚拟环境模拟生成，其中包含集合视觉、听觉以及触觉的特定感官体验，在这种情况下，由相关用户利用设备以自然方式实现虚拟环境下的产品对象交互关系建立，以实现对相应环境下产品设计的感官情况进行真实体验，促进产品设计与制造的不断改进，以确保其设计与制造的质量和效果。此外，虚拟制造中的虚拟现实技术在大型重工业产品设计与制造中应用，还能够对用户进行产品体验的安全性进行保证，具有较好的应用效果。

2、虚拟制造在模具设计与制造中的应用

根据上述对虚拟制造及其核心技术的分析，以某汽车覆盖件模具产品的设计与制造为例，如下图1所示，即为利用虚拟制造技术实现该汽车覆盖件模具开发与设计的具体流程，根据该流程可以看出，在进行该模具产品开发设计中，首先需要针对其产品需求进行分析，在此基础上通过概念设计，并通过对模具开发所需的软件应用，在计算机虚拟环境中对产品模型进行建立与仿真分析，从而形成产品优化设计与系统集成方案，为模具设计与制造提供支持。

利用虚拟制造进行上述汽车覆盖件模具开发与设计中，其开发与设计的各环节流程之间紧密联系，只有在进行产品需求分析基础上，才能够根据其实际需求利用仿真软件对产品性能进行分析，然后通过完全模拟虚拟模型的行为，根据仿真试验结果，在不断的建模、仿真分析、模型完善流程中，对通过虚拟制造系统开发设计的模具产品质量进行保障，并在模具制造中为其提供可靠的标准支持。其中，进行分析模型构建以及在系统集成与方案评估下对产品性能进行仿真分析，并根据仿真结果对产品设计的有关数据进行处理，是上述模具设计与制造的重要环节。

其中，在模型建立阶段，为确保所构建模型与产品设计与制造的实际工况相贴近，需要对模具产品的性能、特点进行充分考虑，并根据其设计与制造的功能要求，进行关键系数确立，以在合理的假设条件下，实现相应的数学分析模型建立，所建立模型中需要包含模具产品的制造工序，并能够针对模具受力变化与冲压件受力变形进行有效描述，以实现对实际生产环境及有关作用关系的仿真模拟，进而对模具生产制造中可能发生的问题进行准确预测。然后在系统集成与方案评估环节，根据仿真模拟的分析结果，对模具开发与设计最优化方案进行确立，以为模具制造提供科学、合理的方案支持。其中，在对模具设计的系统集成与方案评估中，所涉及的技术内容相对较多，其中包含各种软硬件以及操作系统、数据库技术、协同管理、通信技术等，需要通过全面分析，针对不同系统的数据连接与传输需求，实现模具开发中虚拟制造各系统环节的集成实现，从而为虚拟制造系统的数据共享提供支持，以实现各种环境条件下的设计参数的集成应用，形成最优化的产品设计方案，最终通过仿真分析，对其方案可行性进行验证，并在有关数据处理与设置基础上，实现对模具产品的开发与设计制造，提高其产品设计与制造的质量和效率。

3、结束语

总之，对虚拟制造在模具设计与制造中的应用研究，有利于促进其在模具设计与制造实践中推广应用，从而促进模具设计与制造技术水平提升，具有十分积极的作用和意义。

参考文献

[1]刘东静,樊亚松,陈虎城,等.基于虚拟制造技术的成型工艺及模具设计教学实训平台[J].模具工业,2018,44(06):72-76.

[2]衡斌.绿色设计理念在模具设计与制造中的应用[J].内燃机与配件,2018(09):125-126.