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1、虚拟设计与制造技术一.什么叫虚拟现实技术？答：虚拟现实是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过使用 各种特殊装置将自己 投射”到这个环境中，并操作、控制环境，实 现特殊的目的，即人是这种环境的主宰。简述虚拟制造系统分类。答：a.以模型为核心，虚拟制造系统分为：产品模型、过程模型、 活动模型、资源模型。b.虚拟制造的根本目的是利用计算机生产出虚拟产品。实际的制造 系统可以抽象成由物理系统、信息系统和控制系统组成的集合。对应于实际的制造系统，在虚拟制造系统中可以划分出对应的层次： 虚拟物理系统、虚拟信息系统和虚拟控制系统。根据不同生产阶段 所面对的不同对象，可以将虚拟制造分为 3类：以设计为核心
2、的虚 拟制造，以生产为核心的虚拟制造和以控制为核心的虚拟制造。以 设计为核心的虚拟制造，其主要目标是优化产品设计、优选工艺和 加工方案；以生产为核心的虚拟制造，其主要目标是优化资源，对 选择工艺进行评价和验证；以控制为核心的虚拟制造，其目标为优 化车间控制的制造过程。二.简述虚拟设计技术含义及分类。答：虚拟设计技术是一种新兴的多学科研成果交叉技术。它涉及多 方面的学科研成果与专业技术，通过以虚拟现实技术为基础，以机械产品为对象，把设计人员从传统的感器与多维的信息环境进行交互，同时利用这项技术也可以大大地减少实物模型和样同的制造。虚拟设计按照配置的档次可分为两大类：一种是基于PC机的廉价设计系统
3、；另一种是基于工作站的高档产品开发设计系统。虽然是两种系统，但它们的工作原理是基本相同的。PC机系统，它的优势主要在于价格低廉，对小型虚拟设计系统的开发非常适宜， 并且它的用户广泛，所以具有良好的市场前景。随着PC机性能的迅速提高，越来越多的问题完全可以利用 PC机解决，但是由于目 前PC机的发展仍不够完善，很难胜任大型复杂产品的虚拟设计， 因此对于这些复杂产品的虚拟设计系统，高档的工作站仍是不可取 代的硬件平台。虚拟设计技术是以计算机辅助设计（CAD）为基础，利用虚拟现实 技术发展而来的一种新的设计系统。这种设计系统按应用情况又可 分为增强的可视化系统和基于虚拟现实的 CAD系统。增强的可视
4、化系统：利用现行的 CAD系统进行建模，通过对数据格 式进行适当的转换输出虚拟环境系统。在虚拟的环境中利用三维的 交互设备（如头盔式显示器、数据手套等）在一个 “虚拟”真实的环 境中，设计人员对虚拟模型进行各个角度的观察。基于虚拟现实的CAD系统：利用这样的技术用户可以在虚拟环境中 进行设计活动。与纯粹的可视化系统相反，这种系统不在使用传统 的二维交互手段进行建模，而直接进行三维设计。与增强的可视化 系统相同，利用三维的输入设备，与虚拟环境进行交互。三.简述虚拟制造技术的含义、应用及意义。答：含义：虚拟制造技术(virtual manufacturingtechnology, VMT) 是一门
5、以计算机仿真技术、制造系统与加工过程建模理论、VR技术、分布式计算理论、产品数据管理技术等为理论基础，研究如何在计 算机网络环境及虚拟现实环境下，利用制造系统各层次及各环节的 数字模型，完成制造系统整个过程的计算与仿真的技术。应用：1.虚拟企业。虚拟企业建立的一个重要原因是，各企业本身 无法单独满足市场需求，迎接市场挑战。因此，为了快速响应市场 的需求，围绕新产品开发，利用不同地域的现有资源、不同的企业 或不同地点的工厂，重新组织一个新公司。该公司在运行之前，必 须分析组合是否最优，能否协调运行，并对投产后的风险、利益分 配等进行评估。这种联作公司称为虚拟公司，或者叫动态联盟，是 一种虚拟企业
6、，它是具有集成性和实效性两大特点的经济实体。在面对多变的市场需求时，虚拟企业具有加快新产品开发速度、提 高产品质量、降低生产成本、快速响应用户需求、缩短产品生产周 期等优点。因此，虚拟企业是快速响应市场需求的部队，能在商战 中为企业把握机遇。2 .虚拟产品设计。飞机、汽车的设计过程中，会遇到一系列问题， 如：其形状是否符合空气动力学原理，内部结构布局是否合理，等 等。在复杂管道系统设计中，采用虚拟技术，设计者可以进入其中”进行管道布置，并可检查能否发生干涉。美国波音公司投资上亿美 元研制波音喷气式客机，仅用一年多时间就完成了研制，一次试飞 成功，投入运营。波音公司分散在世界各地的技术人员可以从
7、客机 数以万计的零部件中调出任何一种在计算机上观察、研究、讨论， 所有零部件均是三维实体模型。可见虚拟产品设计给企业带来的效 益。3 .虚拟产品制造。应用计算机仿真技术，对零件的加工方法、工序 顺序、工装和工艺参数的选用以及加工工艺性、装配工艺性等均可 建模仿真，可以提前发现加工缺陷，提前发现装配时出现的问题， 从而能够优化制造过程，提高加工效率。4 .虚拟生产过程。产品生产过程的合理制定，人力资源、制造资源、 物料库存、生产调度、生产系统的规划设计等，均可通过计算机仿 真进行优化；同时还可对生产系统进行可靠性分析。对生产过程的 资金和产品市场进行分析预测。从而对人力资源、制造资源进行合 理配置，对缩短产品生产周期、降低成本意义重大。意义：1.提供关键的设计和管理决策对生产成本、周期和能力的影 响信息，以便正确处理产品性能与制造成本、生产进度和风险之间 的平衡，作出正确的决策；2 .提高生产过程开发效率，可以按照产品的特点优化生产系统设计；3 .通过生产计划的仿真，优化资源的利用，缩短生产周期，实现柔性制造和敏捷制造；4 .可以根据用户的要求修改产品设计，及时作出报价和保证交货期;
