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信息化與虛擬機床

隨著信息化技術的發(fā)展，航空產品的研制也正在從實體制造驗證向虛擬制造驗證的方向轉變。虛擬制造是一種廣義概念，但從習慣性和狹義角度也可將虛擬制造理解為：利用虛擬現實技術在計算機上完成產品的成型、加工和裝配過程。虛擬制造技術的發(fā)展填補了CAD/CAM技術和生產管理活動之間的鴻溝，使人們在真實產品生產前，就可以在計算機上虛擬地進行產品成型、加工、裝配和測試，減少試切、試裝次數，及時發(fā)現工藝過程、作業(yè)計劃、生產調度及加工質量方面的問題。虛擬加工實現的關鍵是在提供的虛擬工作環(huán)境下，對不同的加工方法建立由機床、刀具、工裝組成的加工系統(tǒng)的運動學、動力學模型及誤差分析模型。虛擬裝配利用VR技術構建的多模式（包括視、聽、觸等）交互裝配仿真環(huán)境，由裝配規(guī)劃人員交互地建立產品零部件的裝配順序和裝配路徑及確定工、夾具和安裝方法，可視化地比較不同的裝配工藝過程，在不進行實物試裝的情況下，人機協同地對產品的可裝配性問題進行全面、精確的檢查和分析，盡可能早地發(fā)現并解決潛在的裝配問題。

虛擬機床是使用軟件元素工具包構建的，包括機床的三維模型、加工仿真軟件、軟件內核和控制器的人機界面軟件。虛擬機床能減少機床的非生產性時間。虛擬機床的成本僅相當于實際機床的零頭，但非常逼真，可以用于減少實際機床的非生產時間。利用虛擬機床技術，可以提高加工效率，保證數控編程質量，減少數控技術人員與操作人員的工作量和勞動強度，提高數控編程制造加工一次成功率，縮短產品設計和加工周期，提高生產效率。

傳統(tǒng)航空產品制造是以二維工程圖紙為依據。隨著數控及CAD/CAM等相關軟硬件技術的發(fā)展，大量新產品研制都已引入二維和三維結合的數字化制造技術。但從產品設計、工藝工裝、數控編程及檢測等環(huán)節(jié)中僅包含幾何信息的三維數字模型的應用效果并不理想，其重復工作量大，數據不唯一。基于模型定義（MBD）技術通過集成的三維實體模型來完整表達產品信息，詳細規(guī)定了三維實體模型中產品的尺寸、公差標注規(guī)則和工藝信息。全面實施MBD對于提升航空產品制造水平、縮短制造周期、降低制造成本、提高產品質量有著重要意義。產品數據管理（PDM）則是對企業(yè)全生命周期產品數據、資源與業(yè)務流程進行整體優(yōu)化管理的一種信息技術，是產品數字化制造的技術平臺。它以產品數據為核心，是其他各種軟件工具和分析、管理工作的集成環(huán)境與基礎。它能提供一種結構化的方法，有效、有規(guī)則地存取、集成、管理、控制產品數據和數據的使用流程。PDM系統(tǒng)提供的版本管理功能能夠保證所有參加同一項目的員工采用單一數據來工作，并且是及時和最新的數據，確保設計過程數據的一致性，減少設計中重復和更改次數。

綜上所述，航空產品與機床設備的發(fā)展是一種相互依存且相互促進的關系。從100多年前第一架飛機升空飛行伊始，人類從來沒有停止過探索飛行奧秘的腳步。對于航空產品性能的不斷追求對機床設備在精密、高效、環(huán)保與智能化等方面提出了更高的要求。同時，各類新技術及新工藝的不斷應用也在不斷推進航空產品與機床設備技術水平的提升，從而促進社會整體科技水平的不斷進步。

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