數字化設計與制造技術的研究現狀new

1、數字化設計與制造技術的研究現狀數字化設計與制造技術的研究現狀摘要摘要：數字化設計與制造在先進制造技術、醫(yī)療康復器械與生物工程等眾多相關領域中占有越來越重要的地位。從20世紀50年代數控機床的出現開始，經過了單元制造技術、集成制造技術和網絡化制造技術的發(fā)展過程，數字化制造技術得到了迅猛的發(fā)展。本文在大量閱讀相關文獻的基礎上，對數字化技術進行了介紹綜述了國內外數字化制造技術的研究現狀論述了數字化制造技術是先進制造技術的核心對數字化制造技術的

2、幾個核心技術進行了較為詳細的介紹并分析數字化制造技術的發(fā)展現狀、展望其未來發(fā)展趨勢，最后概括總結了數字化制造經歷的深刻變化與發(fā)展。關鍵詞：關鍵詞：數字化；國內外研究現狀；制造技術；計算機輔助工業(yè)設計。正文：正文：1.數字化制造技術的概念所謂數字化制造，指的是在虛擬現實、計算機網絡、快速原型、數據庫和多媒體等支撐技術的支持下，根據用戶的需求，迅速收集資源信息，對產品信息、工藝信息和資源信息進行分析、規(guī)劃和重組，實現對產品設計和功能的仿真以

3、及型制造，進而快速生產出達到用戶要求性能的產品的整個制造過程。也就是說，數字制造實際上就是在對制造過程進行數字化的描述中建立數字空間，并在其中完成產品制造的過程[1]。由于計算機的發(fā)展以及計算機圖形學與機械設計技術的結合，產生了以數據庫為核心，以交互圖形系統(tǒng)為手段，以工程分析計算為主體的一體化計算機輔助設計（CAD）系統(tǒng)。CAD系統(tǒng)能夠在二維與三維的空間精確地描述物體，大大地提高了生產過程中描述產品的能力和效率。正如數控技術與數控機床一

4、樣，CAD的產生和發(fā)展，為制造業(yè)產品的設計過程數字化和自動化打下了基礎。將CAD的產品設計信息轉換為產品的制造、工藝規(guī)則等信息，使加工機械按照預定的工序組合和排序，選擇刀具、夾具、量具，確定切削用量，并計算每個工序的機動時間和輔助時間，這就是計算機輔助工藝規(guī)劃（CAPP）。將包括制造、檢測、裝配等方面的所有規(guī)劃，以及面向產品設計、制造、工藝、管理、成本核算等所有信息的數字化，轉換為能被計算機所理解并被制造過程的全階段所共享，從而形成所謂

5、的CADCAMCAPP，這就是基于產品設計的數字制造觀。從數字制造的要領出發(fā)，可以清楚地看到，數字制造是計算機數字技術、網絡信息技術與制造技術不斷融合、發(fā)展和應用的結果，也是制造企業(yè)、制造系統(tǒng)和生產系統(tǒng)不斷實現數字化的必然。對制造設備而言，其控制參數均為數字信號。對制造企業(yè)而言，各種信工出新零件。伽馬刀、電鏡——視覺引導的機器人等數字醫(yī)療設備擴展了基于視覺的數字測量儀器的應用范圍，實現了人體內腔器官的數字化。數字裝備的另一個重要的發(fā)展是

6、加工對象的尺度變化，由毫米、微米到納米，陸續(xù)出現了顯微數字圖像處理設備、電子制造裝備等精密數字制造裝備。在技術方面，數字裝備與數字制造的研究已從單純的制造過程的幾何量(位移、多坐標聯(lián)動位移、運動形狀、微觀形狀等)的數字描述，發(fā)展到對制造過程的物理量(溫度、流量場、應力場、熱變形、密度、物質材料等)以及知識、經驗、信息等的數字描述。系統(tǒng)的形式化、數字化描述與處理成為當前研究熱點，包括海量信息處理，微納識別和分辨率，物理過程仿真與分析(包括

7、有限元方法、三角劃分、復雜邊界物理方程求解等)、網格計算以及物理本質的探索等。在20世紀90年代中期通過并聯(lián)機構與數控技術的結合，產生了并聯(lián)機床又稱虛擬軸機床，其應用逐漸擴展到虛擬軸坐標測量機、六維力傳感器等精密測量平臺設備。但從目前的技術發(fā)展來看，并聯(lián)機床還不能成為數控機床的主流產品。只在輕工、食品加工以及大型天文望遠鏡方面等具有一定用武之地。在數字裝備的研究方面應該擴大范圍要大力發(fā)展以電子制造裝備、大型醫(yī)療裝備、精密科學儀器、精密數

8、控裝備等數字裝備為代表的高技術產業(yè)所需裝備。（3）虛擬制造階段作為現代制造裝備“靈魂”的數控系統(tǒng)已由NC、CNC時代進入了PC—NC和—NC時代[7]。其主要目標都是開發(fā)具有智能化和柔性化的新一代開放式數控系統(tǒng)，將各種新工藝、新技術、新方法集成于控制系統(tǒng)的基礎平臺，開發(fā)先進制造裝備的支撐環(huán)境。數字化制造技術起源于美國，經過多年的發(fā)展，現已進入了基于產品數字樣機的虛擬制造階段，并形成了完備的應用體系。波音公司設計的777型大型客機是世界上