利用数字化样机解决方案开发

数字化工厂仿真解决方案数字化工厂作为产品设计与制造的媒介逐渐成为一种新型的生产组织方式，它立足于产品整个周期的相关数据，以真实数据为依托，在虚拟环境中对生产全过程进行仿真、优化及重构。

数字化工厂以“数据驱动”为导向，分别从已经实施的CAD、PLM 系统中获取产品相关数据，同时在ERP系统获取生产计划数据，基于仿真技术和虚拟现实技术的数字化工厂技术，对真实的产品制造过程进行严谨虚拟规划和仿真分析优化，分析过程在数字化环境中进行，并在分析后将仿真和优化结果反馈到相关系统，用来验证其可行性和系统生产能力。

通过对生产过程的预测，对工艺过程进行优化，最终对生产决策进行裁决。

Tecnomatix是Siemens PLM Software提供的数字化制造解决方案，通过将制造规划包括从工艺布局规划和设计、工艺过程仿真和验证到制造执行与产品设计连接起来，实现在3D的环境下进行制造工艺过程的设计；用数字化的手段验证产品的制造工艺可行性；事先分析未来的生产系统的能力表现；快速输出各种定制类型的工艺文件。

Siemens PLM Software致力于将Tecnomatix数字化制造解决方案与Teamcenter产品全生命周期管理解决方案融合，将原Tecnomatix Process Designer模块与Teamcenter Manufacturing 模块进行整合，形成一套在Teamcenter平台上统一管理数字化制造的解决方案，全称：Teamcenter Manufaturing Process Management（简称MPM），是西门子公司针对制造业提供的产品生命周期管理（Product Lifecycle Management）的解决方案的内容之一，旨在建立一个数字化生产环境，管理产品制造的相关数据，实现设计/工艺一体化及管理，是目前市场上功能比较完备的一套制造解决方案。

这样带来的好处是，设计人员和工艺人员可以在一个平台上共享设计数据和工艺数据，各自进行设计、仿真和管理。

数字化样机解决方案系列实战之：Autodesk Inventor高级应用之大装配技术（1）——软硬件配置及软件设置作者：暂无来源：《智能制造》 2014年第4期欧特克软件（中国）有限公司上海分公司卢丽双刘静三维软件被日益广泛地使用在产品研发的过程中，设计的产品越来越复杂，表达的细节越来越详细，尽管硬件的性能提升十分迅速，考虑到用户的硬件实际使用情况，如何让Inventor 软件使用起来有更好的性能表现，就是该系列大装配技术文章希望能够帮助用户实现的目标。

Inventor大装配系列文章由Autodesk中国研究院的产品质量工程师，从系统配置、优化设置、针对大装配的技巧和方法等方面来组织编写。

鉴于有关大装配技术的技术细节较多，受刊物的篇幅限制，该系列文章是在Autodesk中国研究院编写的大装配技术一文的基础上重新编排、整理，仅列出要点而不做具体展开，如需了解更多细节，可以咨询Autodesk的销售部门或研究院。

一、硬件和系统配置首先大家要认识到3D软件在硬件要求方面普遍高于2D软件，而且模型的复杂程度，装配的零部件数量的多少，显示效果的优劣，都会影响软件对硬件资源的消耗，在允许的条件下，尽可能选择性能好的硬件，一定会对设计工作有很大的帮助。

1．操作系统。

在选择操作系统的时候，建议大家先了解Inventor软件所支持的操作系统，尤其是对于一些新版本的软件，Windows XP可能已经不在官方支持之列。

以Inventor2 0 14版本为例，建议在操作大装配模型的时候，选择Windows 7或者Windows 8的64位操作系统，从而能够使用更大（大于4G）的内存，这样会使Inventor运行得更流畅。

2．硬件（1）显卡。

对于Inventor这种3D应用程序运行大装配模型来说，显卡是一项非常重要的硬件。

我们推荐用户使用的是DirectX 11级别、显存大的显卡，因为目前越来越多的Inventor特征是基于DirectX 11 API开发的。

机床样机数字化双胞胎方案概述与实施流程机床样机数字化双胞胎方案是将真实环境下的调试过程转移到数字世
界中，把机器人等生产设备甚至整条生产线1:1地复制到虚拟世界中，使
系统工程师或终端用户可以通过交互式三维可视化查看系统的实际行为，
而不仅仅是控制程序中的变量。

这个方案的实施流程如下：
规划生产线的布局和设备资源。

验证布局，例如可达性和碰撞检测。

优化机器的动作流程。

集成数据模型。

工艺仿真程序，分析加工的路径与工艺参数，对机器人或机床设备编
程验证。

进入调试阶段，接入机电讯号，与电器行为同时调试验证，如传感器、阀门、PLC程序和HMI软件等。

数字化样机解决方案系列实战之：Autodesk Inventor高级应用之大装配技术（1）——模型简化作者：暂无来源：《智能制造》 2014年第5期欧特克软件（中国）有限公司上海分公司蔡益江刘静宜（接上期）对于大装配，对结构及模型进行简化，是提高3D软件运行性能行之有效的方法。

在硬件配置一定的情况下，合理的简化，在满足设计要求的同时，又能达到性能提升的目的。

简化的关键在于减少装配中零部件的数量和几何模型的复杂程度，尤其是对于外购件和标准件这类零部件，会被重复使用，但不需要编辑，这类零部件应该尽可能地予以简化。

在开始简化零部件之前，建议做好备份，使用备份文件来做简化操作，以确保数据的安全。

一、简化零件的复杂性对于一些需要加工的零件，或者一些外购件，因为我们只关心这些零部件的外形轮廓，而不关心它的细节，所以允许我们忽略某些模型特征，而且不会影响最终的表达。

这里我们用两个例子来加以说明。

（1）例1：镂空的防护网。

如图1所示，左边是一块平板上带很多的镂空特征，如果直接简化掉这些特征的话，文件大小减少到原始文件的1/5。

通过贴图的方式，既可以表达出镂空效果，同时，文件与简化调整后的文件大小也几乎没有变化。

如需准确表达零件的质量属性，可以修改零件的属性，修改其质量或密度的数值。

（2）例2：电动机模型简化。

在Inventor2014中增加了Revit特征识别功能（图2），其目的是简化设备的特征，简化设备内部结构（填实或包络体代替），并转换为Autodesk Revit可以识别的RFA文件格式。

尽管这个工具是针对AEC行业用户的需求，但对于用户处理复杂的外观模型，也可以达到事半功倍的效果。

不需要关注格式转换时，可以忽略特征识别转换功能，只使用该工具中的三个简化功能：◎删除详细信息：识别圆角、倒角特征，并删除。

◎填充中空体：识别孔、空腔和凹槽等特征，并填充。

◎定义包覆面：采用圆柱体、长方体去替代指定部分。

完成模型简化后，保存为新的文件，此时的新模型已经与之前的模型没有了任何关联关系（图3）。

飞机设计中的数字样机技术郑党党;张志国;刘俊堂【摘要】从CAX工具的单点应用发展到数字样机是数字化技术的飞跃.介绍了数字样机技术的产生和发展历程,对比分析了数字样机技术对飞机设计流程的影响,给出了飞机设计中几何样机和性能样机的概念及其用途.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】4页(P83-86)【关键词】虚拟样机;数字样机;几何样机;性能样机【作者】郑党党;张志国;刘俊堂【作者单位】中航工业第一飞机设计研究院,西安 710089;中国国际工程咨询公司,西安 710089;中航工业第一飞机设计研究院,西安 710089【正文语种】中文随着计算机技术的发展，数字化技术的应用越来越广泛，各类计算机辅助技术（CAX）在产品设计中发挥着越来越重要的作用。

随着数字化技术应用的不断深入，产品设计正在由以CAX工具单点应用为核心的“设计数字化”向以数字样机（Digital Mock-Up，DMU）为核心的“数字化设计”转变，数字样机技术成为当前国内外研究的热点[1]。

数字样机技术的产生与发展1 虚拟产品开发与数字样机20世纪80年代到90年代，计算机技术的飞速发展推动了数字化技术在飞机等复杂产品研制中的快速应用。

波音公司在波音777研制中引入虚拟产品开发技术（Virtual Product Development，VPD），采用数字化手段研制出世界上第一架“无纸客机”，其中设计、装配、性能评价与分析大量采用了数字化技术，使得研发周期大大缩短、研发成本显著降低，确保了最终产品一次接装成功[2]。

虚拟产品开发过程的核心技术是虚拟样机技术（Virtual Prototyping Technology，VPT），即利用构建在计算机上、具有相当功能真实度的原型系统代替物理样机，对其候选设计的各种特性进行测试和评价的一种综合性技术。

按照美国国防部建模和仿真办公室（DMSO）的定义，虚拟样机技术包括数字样机、虚拟功能样机（Functional Virtual Prototyping，FVP）和虚拟工厂（Virtual Factory，VF）3个方面[3]。

数字化加工解决方案
1.数字化生产管理系统：通过建立数字化生产管理系统，实现对加工
过程的全面监控和管理，包括订单管理、生产计划管理、物料管理等。

通
过实时监控和数据分析，提高生产效率和资源利用率，降低生产成本。

2.数字化设备和工艺优化：运用数字化技术对设备和工艺进行优化，
通过智能控制和自动化技术提高加工精度和效率。

例如，利用机器视觉和
自动控制技术实现零件的自动定位和夹持，减少人工操作，提高加工精度。

3.数字化产品设计与制造：利用数字化技术对产品设计和制造过程进
行优化和改进。

通过虚拟仿真和数字化样机，预测和模拟产品性能，优化
设计方案。

同时，利用数字化制造技术，如3D打印和数控加工等，实现
快速生产和个性化定制。

4.数字化供应链管理：通过建立数字化供应链管理系统，实现供应链
各个环节的信息共享和协同。

通过实时监控和数据分析，及时反馈信息，
提高供应链的响应速度和准确性，降低库存和运输成本。

5.数字化质量管理：利用数字化技术对质量管理进行改进和优化。

通
过在线检测和数据分析，实时监控产品质量，及时发现和解决问题，提高
产品质量。

综上所述，数字化加工解决方案可以帮助加工企业实现生产的智能化、高效化和可持续发展。

数字化加工的核心目标是通过数字化技术实现生产
过程的全面优化和智能化管理，提高企业竞争力和市场份额。

数字化样机解决方案系列实战之：Inventor高级应用之大装配技术（5）--设计方法刘静宜【期刊名称】《《CAD/CAM与制造业信息化》》【年(卷),期】2014(000)008【总页数】3页(P29-31)【作者】刘静宜【作者单位】欧特克软件中国有限公司上海分公司【正文语种】中文机械设计是一个富有创造性和复杂性的任务，功能强大的计算机硬件和软件为设计者提供了技术支撑，为用户设计出有竞争力的产品，缩短设计周期，在设计团队之间协同沟通提供了可能。

3D软件只是设计结果表达和实现的工具，如何更高效地实现完成设计任务，还依赖于设计人员如何利用这种工具去诠释自己的设计。

在探讨三维设计时，有两种常见的设计方法，那就是自顶向下和自底向上。

自底向上是一种创建装配的传统方法，大多数人在学习使用软件之初，都会习惯地采用这种方法。

首先，用户需要设计出各个零件，然后把这些零件放置到子装配中并添加彼此间的约束关系，子装配再被放置到更高一层的装配中去，并添加彼此之间的约束关系，这种方法会在零部件之间创建了很多的关系。

从软件使用的角度，这种装配方法最为直接，但当模型数据比较复杂的时候，也会导致两种结果。

◎消耗过多的系统资源，并降低系统的性能。

◎相互之间的参照和引用关系复杂，当参照或引用的物体发生改变时（形体改变或被删除、替换），造成设计出错、难以修改。

从产品设计的角度来看，自顶向下更符合产品被定义并完成细节设计的整个过程，除了对产品有一个全局的考虑之外，还需要使用者了解软件的实现方法，并加以使用。

首先，我们用一个搭纸牌房子的例子来阐述一下两种设计方法的区别。

现在我们需要用扑克牌来搭建一座纸牌房子，这里的纸牌就好比是我们在设计中每一个零部件，最终的纸牌房子就是我们的最终产品（图1）。

如果用自底向上的方法，从最底层开始搭建，卡片和卡片之间相互支撑，一层层向上搭建，当需要做设计变更的时候，这里类似我们想要替换其中的一张卡片，我们会发现替换卡片会导致这张卡片之后放置的卡片陷入稳定性的困境，因为这些后续放置的卡片都依赖于想要被拿走的卡片。

数字样机技术在复杂产品工程设计中的应用研究作者：何梅冀艳丽来源：《中国科技博览》2015年第15期[摘要]本文首先讲述了虚拟样机技术的概念，然后介绍了虚拟样机技术的特点，接着介绍了应用现状，最后介绍了虚拟样机技术在机械领域的应用。

[关键词]数字样机技术，工程设计，应用研究中图分类号：TB21 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0382-01一、前言数字样机技术是使用数字代替实物进行产品数字化设计的技术。

使用数字样机能够快速灵活的进行设计，而且更加有真实感。

并且能够缩短研发周期，降低成本。

二、虚拟样机技术的概念虚拟样机技术是一种通过综合运用计算机辅助设计中先进的建模、信息管理和多领域仿真等对产品进行设计和分析的方法。

利用虚拟样机技术建立产品计算机模型，对模型进行仿真分析，根据分析结果指导产品的后续研发以及产品的改进设计；同时可以分析机械产品在不同应用环境下的整体性能，进而对产品的质量性能进行评价。

在以往的机械产品研发过程中，对方案进行论证、根据经验进行初步的设计、后续的细节进一步修正或改进设计等一系列流程总是在不断的循环讨论当中。

为了验证设计是否合理、可行，功能能否实现，还需要对物理样机进行多次的测试实验，根据实验结果，再对产品的设计方案进行改进，同时再次制造或改进物理样机进行实验以达到设计的要求。

在机械产品设计和研发中应用数字化的虚拟样机技术改变了产品设计→样机建造→测试评估→反馈设计的传统设计流程，避免了物理样机的生产及其修改加工，节约了设计研发成本。

通过数字化的计算机辅助设计技术，可迅速缩短产品开发周期，同时也有利于不同设计工作的协同进行。

三、虚拟样机技术的特点机械产品的设计是一个不断的循环过程。

为了验证设计方案是否合理，需要制造样机进行性能测试，但设计过程中往往需要对设计及样机进行多次改进，才能获得符合要求的设计方案，这种设计方法往往耗时、耗力、耗物。

利用虚拟样机技术对机械产品进行的设计研发是一个并行的过程。

新产品样机试制过程数字化关键技术研究与应用近年来，随着数字化技术的快速发展，数字化关键技术在新产品样机试制过程中得到越来越广泛的应用。

数字化关键技术不仅能够提高新产品试制的效率和精度，还可以降低成本和风险，让企业更快地抢占市场先机。

数字化关键技术在新产品样机试制过程中的应用包括以下几个方面：1. 3D打印技术3D打印技术是将数字化设计数据通过计算机控制打印头将材料层层堆积造型，从而制造出3D实体的新型制造技术。

该技术具有高效、低成本、生产灵活等优点，可以极大提高新产品样机制造的效率和精度。

2.虚拟现实技术虚拟现实技术是利用计算机生成的三维场景，让用户可以在虚拟世界中与物体进行交互的技术。

这个技术可以在试制过程中通过虚拟实验来检查产品的设计方案，节省了样机制造的时间和成本，同时还能够更好地保护知识产权。

3.材料计算与仿真技术材料计算与仿真技术是利用数字化技术对材料的力学性能进行计算和仿真，从而指导材料的选择和合成过程。

这个技术可以快速、精确地模拟产品的材料性能，从而降低样机试错的风险和成本。

4.数据管理与协同平台数据管理与协同平台是基于云计算等技术开发的数字化管理工具，可以实现数据的远程存储、共享、调度和监控。

这个技术可以让跨地域、跨部门的团队协同进行新产品样机制造，从而提高整体效率和降低成本。

数字化关键技术的应用不仅可以提高新产品样机制造的效率和精度，还可以降低成本和风险。

企业在试制新产品时，可以更快地从试错中学习并优化设计方案，从而加快产品的研发速度，提高市场竞争力。

但同时应注意数字化技术的实际应用效果，以及不断繁杂的维护成本，适时地缩小笔者提出的四个方面技术使用范围。

数字样机开发的关键技术一、前言数字样机技术又叫做虚拟样机技术，是随着计算机技术发展而新起的技术。

是对机械产品进行建模装配等的相关技术，企业的发展有着重要作用。

二、数字样机的概念数字样机（DigitalPrototype ）是相对于物理样机的概念，是一个能够考察产品的外形、装配性、可加工性以及功能能特性的三维数字模型。

而数字化样机（DigitalPrototyping ）是开发和应用数字样机的过程，是在产品开发的数字阶段，使用数字样机进行设计、优化、分析、模拟、数据管理乃至市场宣传的技术解决方案。

可以说，由于数字信息化的技术和手段在产品生命周期的各个环节中应用地越来越广泛，数字化样机所带来的价值已经远远超出了原本的产品设计、测试阶段，其影响力已经逐渐扩散到了产品生命周期的各个环节。

数字化样机强调将产品整个生命周期的模型实现数字化，而不仅仅是最终产品的数字化。

数字样机贯穿了从产品的概念设计（工业设计）、工程设计（基于三维CAD和二维CAD勺双向集成，机电软件混合设计等技术）、工程分析（虚拟仿真）、市场推广（动画和3D 广告制作）勺全过程。

基于实物物理样机勺传统设计开发试验研制方法，将在很大程度上被基于数字计算机勺三维数字化虚拟样机技术所取代。

目前，关于数字样机尚无统一定义，以下描述仅供参考。

狭义数字样机：从计算机图形学角度出发，认为数字样机是利用虚拟现实技术对产品模型的设计、制造、装配、使用、维护与回收利用等各种属性进行分析与设计，在虚拟环境中逼真地分析与显示产品的全部特征，以替代或精简物理样机。

广义数字样机：从制造的角度出发，认为数字样机是一种基于数字计算机的产品描述，从产品设计、制造、服务、维护直至产品回收整个过程中全部所需功能的实时计算机仿真，通过计算机技术对产品的各种属性进行设计、分析与仿真，以取代或精简物理样机。

我国航空制造业对数字样机作了如下较为完整的描述：数字样机是对产品的真实化、集成化的虚拟仿真，用于工程设计、干涉检查、机构仿真、产品拆装、加工制造和维护检测等模拟环境，它需要具备集成化造型、可视化、功能检测、产品结构和配置管理等完整的功能，并为数据管理、信息传递和决策过程等三大领域提供方案。

数字样机应用与发展思路Revised by Chen Zhen in 2021数字样机在我国飞机设计中的应用与发展思路飞机数字化设计已在国内某些飞机的局部设计中开始应用，但飞机全机采用三维全数字设计则尚无先例。

中国航空工业第一集团公司所属的西安飞机设计研究所用1年多的时间，解决了飞机全机三维数字化设计的重大技术关键，成功地攻克了飞机全机三维外形建模的难关，建立了三维外形数模，实现了结构、管路、系统的三维设计、三维协调、三维预装配生成全机数字样机的历史性突破。

我国首架飞机数字样机的问世，标志着西安飞机设计研究所的设计水平已基本进入数字化设计阶段，该成果为“十五”期间的以“全机、全过程、全数字化”为技术特征的飞机设计应用，实现飞机研制生产从以模拟量传递为主转变到以数字量传递为主，从采用物理样机协调为主转变到采用数字样机协调为主作了一定的技术准备；为我国航空行业由传统的飞机研制模式向数字化设计制造的现代化研制模式的转变奠定了基础。

1、实现三维外形建模和全机数字化样机设计1、实现三维外形建模和全机数字化样机设计多年来，由于坚持数字化技术的基础设施建设和应用技术研究，全所的数字化设计环境有了很大改善，数字化技术的应用水平也有很大提高。

1999年，在某型飞机研制正式批准立项后，经过认真细致的调研，全面分析了国内外数字化技术的应用状况和水平，最终决策在型号研制中全面采用三维数字化飞机设计技术。

通过1年的艰苦攻关,我所率先在国内的飞机研制中采用并行工程和无纸设计技术，实现了三维外形建模、三维结构设计、结构件和主要飞机系统件的预装配，最终建成了5万多个零组件、43万多个标准件、可全面应用于生产的全机数字样机。

经过制造的全面检验,证明采用数字样机可缩短60%的设计周期,提高了设计质量,减少了40%的设计反复。

原设计周期为2年6个月，现仅用了1年的时间就全面完成了发图任务。

全数字化设计的飞机首飞成功后，经统计，原有同等规模的飞机在制造过程中约有工程更改单7000张左右，在采用了数字化设计手段后，工程更改单减少到了1082张。

数字化样机设计流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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