0.引言

　　目前,虛擬制造技術還沒有形成完整的理論體系,一般認為是在高性能計算機及高速網(wǎng)絡的支持下,輔以各類專用設備及儀器,不是事實上的但又是本質(zhì)上的,在計算機上實現(xiàn)將原材料變成產(chǎn)品的過程。這個課題從提出之日起即充分顯示出靈活、高效、經(jīng)濟的優(yōu)點,吸引了許多不同學科領域的研究者。本文立足現(xiàn)代模具制造,對虛擬技術的組織模式進行探討。

　　1.模具制造業(yè)的特點與現(xiàn)狀

　　模具對于一般產(chǎn)品來說屬于工具范疇,精度高、結(jié)構(gòu)復雜、并經(jīng)常有較高的材質(zhì)要求,使得模具設計制造相當困難。另外,由于以它為工具的成形過程往往是封閉式的,并涉及材料的微觀機理,使得產(chǎn)品成形過程很不直觀,加上相應的一些基礎理論尚不成熟,更使模具設計制造帶有很強的經(jīng)驗性和盲目性。因此,模具設計制造一般需要反復修改試制才能滿足需求,無形中延長了生產(chǎn)周期,增加了成本,降低了市場相應能力和競爭能力。

　　針對這些因素,人們除了從理論上進一步探討其內(nèi)在機理外,試圖在現(xiàn)有的理論基礎上能夠通過一定手段直觀地再現(xiàn)產(chǎn)品的成形過程,起初以實驗為主,通過物理模擬,利用各種實驗設備,建立了經(jīng)驗性的模型。自七八十年代以來,逐漸過渡到以仿真技術為主,利用力學、數(shù)學、計算機知識,通過數(shù)值模擬,基本上能定性地再現(xiàn)產(chǎn)品成形過程,為模具實際設計制造提供有益的參考。

　　2.技術背景

　　現(xiàn)代模具制造的提出是以兩大技術的應用為標志的。其一是數(shù)控加工的技術,其二是計算機應用技術。這些技術大約出現(xiàn)在五十年代初期,近半個世紀來得到了長足的發(fā)展,為引入虛擬技術準備了技術條件和奠定了物質(zhì)基礎。

　　數(shù)控加工技術按其能量轉(zhuǎn)換形式不同可分為：

　　1)數(shù)控機械加工技術,模具制造中常常用到的如數(shù)控車削技術、數(shù)控銑削技術,這些技術正在朝著高速切削的方向發(fā)展;

　　2)數(shù)控電加工技術,如數(shù)控電火花加工技術、數(shù)控線切割技術;

　　3)數(shù)控特種加工技術,包括新興的、應用還不太廣泛的各種數(shù)控加工技術,通常利用光能、聲能、超聲波等來完成加工的,如快速原型制造技術等。

　　它們?yōu)楝F(xiàn)代模具制造提供了新的工藝方法和加工途徑。

　　現(xiàn)代模具制造中應用的計算機技術主要有:

　　1)CAD/CAM技術,用于建模和為數(shù)控加工提供NC程序;

　　2)CAE技術,主要是針對不同的模具類型,以相應的基礎理論,通過數(shù)值模擬方法達到預測產(chǎn)品成形過程的目的,改善模具設計;

　　3)仿真技術,主要是檢測模具數(shù)控加工的NC程序,減少實際加工過程中的失誤;

　　4)網(wǎng)絡技術,通過局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)達到異地同步通信、及時解決問題的目的。

　　3.現(xiàn)代模具制造的組織模式

　　現(xiàn)代企業(yè)的共同特點是及時引進最新的科學技術成果,改進現(xiàn)有的工藝方法,以便能夠進一步高效低成本地組織生產(chǎn)。特別是面向市場經(jīng)濟以后,現(xiàn)代企業(yè)更加注重以“QCTS”為準則,希望達到進入市場、占有市場、領導市場的目的。根據(jù)模具制造業(yè)特點及現(xiàn)有的技術背景,應用虛擬技術的出發(fā)點是:

　　1)合理組織計算機技術和數(shù)控加工技術,試圖通過“模擬仿真→樣品試制→成品”的工藝過程,一次達到客戶要求;

　　2)組織的目的是建立符合現(xiàn)代企業(yè)經(jīng)營準則的現(xiàn)代模具制造模式;

　　3)為了適合模具制造內(nèi)容多樣性、結(jié)構(gòu)復雜性、工藝經(jīng)驗性的特點,主張采用虛擬公司形式,提高靈活性,降低組織管理成本。

　　具體說,這個虛擬公司是以技術單元為獨立節(jié)點,通過網(wǎng)絡技術進行通信,協(xié)作組織生產(chǎn),完成每個項目。技術單元同時具有獨立經(jīng)濟實體的性質(zhì),面向整個市場。每個技術單元接受訂單后,可以從相同類型的合作技術單元清單中選出合適的協(xié)作對象組織生產(chǎn),如圖1所示。其特點如下:

　　1)構(gòu)成體系的計算機軟硬件、數(shù)控加工設備投資巨大,更新速度快。如果要求一個企業(yè)有完整的設備,并且不斷更新,顯然會對企業(yè)造成很大的財政壓力;如果一個企