虚拟制造技术在汽车装配环节中的应用

浅析虚拟制造技术在汽车装配环节中的应用作者：郭广超来源：《现代盐化工》2020年第05期摘要：汽车装配作为汽车生产制造的最后一道流程，直接影响汽车的性能和销售。

为了达到最佳的装配效果，虚拟制造技术逐渐应用到汽车的装配环节中。

目前，此项技术已经比较成熟，同时也解决了在装配环节中出现的各种问题，为汽车的最后组装提供了安全保障。

从虚拟制造技术的概念入手，分析汽车装配环节中如何应用虚拟制造技术实现汽车模拟装配，从而减少汽车装配环节的误差，提升汽车企业的核心竞争力。

关键词：虚拟制造技术；汽车装配；初步线平衡近年来，虚拟制造技术逐渐兴起，众多行业纷纷开始将其应用到产品的生产和设计中，其中，汽车制造行业是应用虚拟制造技术的重要行业，本研究主要分析汽车装配环节中虚拟制造技术的应用[1-2]。

1 虚拟制造技术的相关概念虚拟制造技术（Virtual Manufacturing Technology，VMT）主要是通过虚拟仿真技术实现从产品设计到产品生产全部环节的仿真建模，借助数字化的计算机技术，模拟出产品制造的全过程，从而实现对产品性能、制造成本的预测，在仿真虚拟阶段解决问题，最终实现生产制造的高效组织以及车间、仓库资源的合理配置，降低产品的开发成本，缩短产品的实际开发周期，以达到产品质量的最优化、生产效率的最高化。

2 虚拟制造技术的应用现状由于虚拟制造技术在设计阶段就可以预先模拟出产品的性能和制造过程，保证未来产品的质量达到最优，在众多机械制造行业得到广泛应用[3]。

在国外，比如波音777公司，从整机的设计到部件的测试以及整机的装配全部采用虚拟制造技术来完成，甚至各种环境下的试飞也是通过虚拟现实技术来实现的。

正因为采用了虚拟制造技术以及虚拟现实技术，开发周期从8年缩短到5年。

在国内，关于虚拟制造技术应用的相关文献还比较少，一方面由于国内企业创新意识还比较淡薄，应用开发的技术水平不高；另一方面该技术对资金方面的要求过高，存在技术供求矛盾，因此，中小企业在虚拟制造技术方面的应用还处于空白。

智能制造中虚拟仿真技术的应用随着科技的日新月异，越来越多的新技术应用到了各行各业。

智能制造是其中一项重要的技术，它利用互联网、云计算和物联网等技术打造出一个智能的制造环境。

虚拟仿真技术是智能制造中的重要一环，它为制造业提供了一个全新的思路，可以大大提高制造的效率和质量。

今天我们将深入探讨智能制造中虚拟仿真技术的应用。

1、虚拟仿真技术介绍虚拟仿真技术最早是用于航天和军事领域的，不过现在已经广泛应用到了各个领域，特别是在制造业中。

虚拟仿真技术是指利用数字化技术将现实世界中的物品、设备、工具等制造要素模拟成为一个三维虚拟环境，以此来进行制造过程的规划、优化和实验的一种技术。

虚拟仿真技术可以把实际制造过程的全部或部分实验变成数字模型，对数字模型进行实验，把不同制造参数输入，运行分析评价等，以获取全面正确的数据。

由于虚拟仿真技术的特殊性，制造企业可以在产品开发期间快速尝试、探索和排除各种制造问题。

并且，它可以构建出来真实的制造流程、工艺流程和生产流程，从而大大提高制造效率的同时，减少制造成本，保证制造质量。

2、虚拟仿真技术在智能制造中的应用虚拟仿真技术在智能制造中的应用非常广泛。

它可以用于产品设计、制造工艺设计、工装设计、生产规划、生产控制、质量控制等方面。

其中，最常见的应用包括产品设计、流程仿真、制造过程优化、装配仿真等方面。

（1）产品设计和开发虚拟仿真技术可以为产品开发提供快速准确的试验平台，这有助于制造企业在产品开发阶段尽快得到准确的数据，从而可以尽早排除产品设计缺陷和制造难点，缩短产品研发的周期，提高开发效率和质量。

例如，汽车行业的生产商常常把虚拟仿真技术应用到车身设计、悬挂系统和碰撞测试等方面，以评估汽车的安全性能。

（2）流程仿真虚拟仿真技术可以帮助企业模拟制造流程，以便优化制造流程和生产效率。

例如，一家工厂可以用虚拟仿真技术模拟生产流程，以确定最佳的时间安排、零部件入库和生产阶段之间的间隔时间等问题，以最大化生产效率和工人效率。

虚拟制造的应用案例分析刘翠兰机械工程学院07机械2班， 20070876摘要：虚拟制造是建立在计算机图形学、仿真学、人工智能及高性能计算机系统等技术基础之上。

对汽车工程而言，虚拟制造既是一个高新的技术开发方法，更是一个复杂的仿真工具，借助虚拟制造建立的3D汽车模型准确性高，制造商可以按已获得的计算机数据直接进行大规模生产，广泛应用于汽车设计、实验方面。

关键词：虚拟制造，汽车工业汽车工业是国民经济建设中不可缺少的，经过几十年的引进、吸收、再创新技术，我国汽车行业已逐渐成长。

随着科学技术和生产技术的飞速发展，知识更新的速度加快，产品的生命周期缩短。

同时，市场对汽车产品的性能、规格、品种不断提出新的要求，因此，企业必须提高设计新产品的能力和对市场的快速反应能力，大幅度缩短产品研制开发周期和制造周期，快速灵活地组织设计和生产，不断开发研制适应消费者需求变化的产品。

目前，我国汽车工业与国外著名企业相比，在技术储备、装备水平以及新产品开发研制能力等诸多方面都存在很大差距。

由此看来，传统的设计制造方法显然已远远不能满足要求，必须不断消化吸收国际新技术、新工艺，充分利用现代的设计、制造手段——重点是采用优化设计和CAD/CAM技术以及虚拟制造技术来进行产品设计和制造，以技术的创新为先驱带动产品的创新。

1 虚拟制造技术1.1 虚拟制造技术产生及概要虚拟制造技术（Virtual Manufacturing Technology，VMT）是进入90年代提出的新概念。

它建立在虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术基础之上。

虚拟现实是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境。

VMT是由多学科先进知识形成的综合系统技术，它以虚拟现实和仿真技术为基础，对产品的设计、生产过程统一建模，在计算机上对产品从设计、加工和装配、检验、使用等整个生命周期进行模拟和仿真。

在产品设计阶段，实时并行地模拟出产品未来制造过程及其对产品设计的影响，预测产品性能、产品制造成本、产品的可制造性，从而更有效、更经济灵活地组织生产，是工厂和车间的资源得到合理配置，以达到产品的开发周期和生产成本的最小化、产品设计质量的最优化，生产效率的最高化等目的，实现快速有效的响应市场。

汽车零部件的虚拟设计及虚拟加工技术的研究随着汽车工业的快速发展，汽车零部件的虚拟设计及虚拟加工技术的研究也越来越受到人们的关注。

虚拟设计技术可以使汽车零部件的设计实现数字化、模拟化和虚拟化，从而提高设计效率，节约时间和成本。

虚拟加工技术则可以在汽车零部件设计完成后，通过数字化模拟加工，使加工精度和效率提高，进一步实现生产效益的提升。

一、虚拟设计技术的研究汽车零部件的虚拟设计是利用计算机软件实现设计方案的数字化模拟，可以在不需要制造实际物理样品的情况下，通过虚拟模拟研发出具有实际操作功能的产品原型。

虚拟设计技术可以帮助企业优化设计流程和加快开发进度，从而节约时间和成本，使设计更加精确和高效，提高产品质量和市场竞争力。

在虚拟设计技术的研究中，CAD和CAE技术是两个重要的方向。

传统的手工绘图和模型制作已经不能满足现代汽车零部件设计的需求，更加依赖于CAD技术。

CAD技术可以在计算机上进行三维建模和模拟，帮助设计人员快速且准确地创建复杂的汽车零部件，减少了繁琐的手工绘图和模型制作，提高认知效率并且降低成本。

除了CAD技术，CAE技术也是虚拟设计技术中的重要方向。

CAE技术可以分析汽车零部件在不同工作状态下的受力、变形、疲劳等性能，帮助设计人员更加准确地判断设计方案的合理性，优化设计方案，从而提高汽车零部件的性能和质量。

同时，虚拟现实技术(VR)和增强现实技术(AR)的发展也为汽车零部件的虚拟设计提供了新的想象空间。

VR和AR技术可以创造一个类似于真实环境的虚拟世界，使设计人员更加直观地感受设计效果，从而更好地处理设计和生产之间的关系。

二、虚拟加工技术的研究虚拟加工技术是利用计算机进行汽车零部件的数字化加工模拟，以实现加工过程的优化和多样化。

虚拟加工技术包括数控加工、激光加工、电火花加工等，可以为汽车零部件加工提供精确的数值模拟场景。

虚拟加工技术不仅可以帮助企业降低生产成本，提高生产效率和精度，还可以有效地减少对环境的污染,提高人员安全性。

虚拟制造技术在汽车覆盖件制造中的应用摘要：本文介绍了虚拟制造技术的特点和发展现状，指出了虚拟制造技术在汽车覆盖件生产中应用方法和步骤，并以汽车车门的拉延模具为例，运用ug对汽车车门进行虚拟制造。

本文的研究对于汽车覆盖件的虚拟制造具有指导意义。

关键词：虚拟制造；汽车覆盖件；汽车车门；制造工艺1 虚拟制造概述同一般冲压件相比，覆盖件具有材料薄，结构尺寸大和表面质量要求高等特点，特别是汽车车体、车门等大面积覆盖件的工艺设计、冲模结构设计和冲模制造工艺都具有特殊性。

其表面质量、尺寸形状、产品刚性、工艺性等方面的要求较高。

近年来，汽车覆盖件对于压铸模、冲压模的质量、寿命和复杂程度提出了越来越高的要求。

通过虚拟制造技术模拟汽车覆盖件的生产过程，能够及时发现生产工艺等方面的不足，对于模具改进、工艺优化等提供了更加高效和方便的选择。

2 汽车车门及其的虚拟制造2.1 应用ug进行汽车车门及其拉延模具的设计汽车覆盖件及其冲模结构设计的过程不同于手工设计，它不是先设计一个完整严格的装配图，再绘制零件图。

而是首先选择一个预先制定好的规范化的典型结构组合，然后设计冲模零件，最后再将零件拼装成装配图。

因此，应尽量最大限度的总结设计经验，制定冲模设计规范，以便建立设计模型。

同时在虚拟制造过程中，充分发挥数据库和图形库的功能，自动检索、查询全部设计用的数据表格及标准零件的信息。

此外，选择一个合适的图形系统更是至关重要。

2.1.1 结构尺寸参数汽车覆盖件拉延模的凸模、凹模、压料圈和固定座都采用铸件，要求既要尽量减轻重量又要有足够的强度，因此铸件上非重要部位应挖空，影响到铸件强茺的部位应加添立筋。

冲模的闭合高度应适应双动压力机的规格。

内滑块除凸模上装有固定座外还备有垫板，垫板与内滑块紧固，固定座安装在垫板上。

在人工安装时要求固定座上平面高于压料圈上平面350mm以上，便于安装工卧装。

外滑块备有下垫板、下台面和上垫板。

上垫板紧固在外滑块上，压料圈安装在上垫板上。

科研训练调研报告虚拟仿真技术在制造业中的应用虚拟仿真技术在制造业中的应用计算机科学与技术0904班惠苗壮学号：0909091627摘要：虚拟制造是在高性能计算机及高速网络的支持下,采用计算机信息技术、仿真技术和虚拟现实技术,产生一个虚拟环境,对所要进行的产品设计和生产制造活动,进行全面的建模和仿真。

本文介绍了虚拟仿真技术在国内外的发展及在制造业中的应用现状，并提出对该技术未来的希望。

关键字：虚拟仿真技术制造业模拟1.介绍仿真又称模拟,是利用模型方法来重现实际系统中发生的本质过程,并通过实验来研究已经存在的或正在设计中的系统。

计算机仿真技术作为一门新兴的高技术,近年得到迅速的发展,其应用领域及作用越来越大,尤其在航空、航天、国防及其他大规模复杂系统的研制开发过程中,计算机仿真一直是不可缺少的工具,它在减少损失、节约经费、缩短开发周期、提高产品质量等方面发挥了巨大作用。

虚拟现实是一种由计算机和电子技术创造的新世界,通过多种传感设备,用户可根据自身的感觉,对虚拟世界中的物体进行考察和操作,参与其中的事件,形成一个看似真实的模拟环境,它是模拟仿真在高性能计算机系统和信息处理环境下的发展和技术拓展。

虚拟现实技术包括临境和拟实两个方面。

虚拟制造是在高性能计算机及高速网络的支持下,采用计算机信息技术、仿真技术和虚拟现实技术,产生一个虚拟环境,对所要进行的产品设计和生产制造活动,进行就实际地模拟出其设计开发和制造全过程,并对性能进行全面模拟试验,预测产品的设计和制造合理性、产品性能和制造周期等,以期达到最佳,使整个产品的开发生产周期最短、成本最低、质量最佳。

当前虚拟仿真技术已经广泛应用于娱乐、教育、训练、医学、设计、制造、商业、科学视觉化、网路应用等各种领域。

2.虚拟仿真技术的发展现状从1962年，Morton Heilig发明了实感全景仿真机开始。

虚拟现实技术越来越受到大众的关注。

以三个I，即Immersion沉浸感，Interaction交互性，Imagination思维构想性，作为虚拟现实技术最本质的特点，并融合了其它先进技术。

虚拟制造技术及其在制造业中的应用摘要：阐述了虚拟制造的基本概念，虚拟制造的核心技术，以及虚拟制造技术在制造业中的应用。

着重介绍了虚拟企业的特征。

当今制造业正朝着精密化、自动化、柔性化、集成化、信息化和智能化的方向发展，随着这个趋势，诞生了许多先进制造技术和先进制造模式。

虚拟制造就是根据企业市场竞争的需求，在强调柔性和快速的前提下，美国80年代提出的，随着计算机技术和信息网络技术的发展，在90年代得到人们的重视，并获得迅速的发展。

1 虚拟制造VM虚拟制造(VM：Virtual Manufacturing)是对真实产品制造的动态模拟，是一种在计算机上进行而不消耗物理资源的模拟制造软件技术。

它具有建模和仿真环境，使产品从生产过程、工艺计划、调度计划、后勤供应以及财会、采购和管理等一种集成的、综合的制造环境，在真实产品的制造活动之前，就能预测产品的功能以及制造系统状态，从而可以作出前瞻性的决策和优化实施方案。

为了更细致地了解VM的含义，美国在一次专业会议上对3种类型的VM作如下解释：①以设计为中心的VM，这类VM是将制造信息加入到产品设计和工艺设计中，并在计算机上进行数字化制造，仿真多种制造方案，评估各种生产情景，通过仿真制造来优化产品设计和工艺设计，以便作出正确决策。

②以生产为中心的VM，这类VM是将仿真能力加到生产计划模型中，以便快捷化评价生产计划，检验工艺流程、资源需求状况以及生产效率，从而优化制造环境和生产供应计划。

③以控制为中心的VM，这类VM是将仿真能力加到控制模型中，提供对实际生产过程的仿真环境，即将机器控制模型用于仿真，其目标是实际生产中的过程优化，改进制造系统。

虚拟制造是一种新的制造技术，它以信息技术、仿真技术和虚拟现实技术为支持。

虚拟制造技术涉及面很广，诸如环境构成技术、过程特征抽取、元模型、集成基础结构的体系结构、制造特征数据集成、多学科交驻功能、决策支持工具、接口技术、虚拟现实技术、建模与仿真技术等。

智能制造中的虚拟仿真技术应用在当今制造业快速发展的时代，智能制造已成为推动产业升级和提高竞争力的关键。

而虚拟仿真技术作为智能制造中的一项重要技术，正发挥着越来越重要的作用。

虚拟仿真技术，简单来说，就是通过计算机模拟创建一个虚拟的环境，在这个环境中可以对各种制造过程、产品设计等进行模拟和分析。

它为制造业带来了诸多优势，首先就是能够显著降低成本。

在实际生产之前，通过虚拟仿真可以对产品的设计和生产流程进行优化，避免了因设计失误或生产流程不合理而导致的材料浪费、设备损坏以及时间成本的增加。

以汽车制造为例，在新车型的研发过程中，利用虚拟仿真技术可以模拟汽车的碰撞试验。

以往，进行实际的碰撞试验需要耗费大量的真车和资金，而且试验周期长。

但通过虚拟仿真，工程师们可以在计算机中快速模拟不同速度、不同角度的碰撞情况，从而对汽车的结构安全性进行评估和改进。

这不仅节省了成本，还大大缩短了新车的研发周期。

其次，虚拟仿真技术能够提高产品质量。

在虚拟环境中，可以对产品的性能、可靠性等进行反复测试和优化。

比如，在电子产品的制造中，可以模拟电子元件在不同工作条件下的发热情况，从而优化散热设计，提高产品的稳定性和使用寿命。

再者，虚拟仿真技术有助于实现个性化定制生产。

消费者对于产品的需求越来越多样化和个性化，通过虚拟仿真，可以快速生成满足不同消费者需求的产品设计方案，并模拟生产过程，确保定制产品能够高效、高质量地生产出来。

在智能制造的生产规划环节，虚拟仿真技术同样大显身手。

企业可以构建整个生产车间的虚拟模型，包括设备布局、物流通道等。

通过模拟不同的生产场景，分析生产效率、设备利用率等指标，从而找到最优的生产规划方案。

这有助于提高生产效率，减少生产过程中的拥堵和等待时间。

在人员培训方面，虚拟仿真技术也具有独特的价值。

新员工可以在虚拟的生产环境中进行操作培训，熟悉设备的操作流程和生产工艺，避免了在实际生产中因操作失误而导致的安全事故和生产损失。

数字化制造技术在汽车制造中的应用随着科技的不断发展，数字化制造技术已逐渐普及到汽车制造行业。

由于数字化制造技术具有高效、精确、节约成本等诸多优点，其在汽车制造中的应用越来越广泛。

本文将从数字化制造技术的概念开始，逐步深入探讨数字化制造技术在汽车制造中的应用及其对汽车制造行业的影响。

一、数字化制造技术的概念数字化制造技术是通过数字化技术和信息技术实现产品生产的过程，其核心是数字化和模拟化。

数字化指的是将物理对象转换为数字对象，便于计算机进行处理和分析；模拟化则是通过计算机模拟产品的设计、生产和运营过程，以实现产品效果的优化。

数字化制造技术主要包括计算机辅助设计制造（CAD/CAM）、计算机辅助工艺规划（CAPP）、计算机辅助质量控制（CAQC）和虚拟制造（VM）等方面。

这些技术的应用可以在很大程度上提高汽车制造的效率、质量和精度，同时也可以节省生产成本和缩短生产周期。

接下来，我们将逐步探讨数字化制造技术在汽车制造中的应用。

二、1.计算机辅助设计制造（CAD/CAM）的应用计算机辅助设计制造是指利用计算机进行产品设计和制造的过程。

在汽车制造中，CAD/CAM可以通过数字化的三维模型进行汽车的设计和测试。

在这个过程中，设计师可以使用 CAD 软件接收来自客户的要求，进行汽车的设计和改进。

然后，CAM 软件可以将 CAD 中的三维模型转化为机器语言，使计算机能够控制机床进行加工。

由此， CAD/CAM 可以更加准确的实现汽车制造与生产。

2.计算机辅助工艺规划（CAPP）的应用计算机辅助工艺规划是指计算机通过对工艺过程进行分析和优化，以确定最佳生产工艺的过程。

CAPP 可以使制造工艺更加精细，并优化出生产成本最低的方案。

同时，CAPP 软件还可以帮助制造商进行工艺规划，优化工艺设计和调整生产线，从而提高生产效率。

3.计算机辅助质量控制（CAQC）的应用计算机辅助质量控制是指通过计算机进行质量检测的过程。

CAQC 可以在每个生产环节对汽车零部件进行质量检查，并及时发现和解决问题。