生产过程仿真技术(1)
项目八 简单盘套类零件的编程及仿真加工(一)
盘套类零件内孔精度要求较高，针对需多次工序才能完成的盘套类零件， 为保证其精度要求，须以内孔为定位基准，才能保证外圆轴线和内孔轴线的 同轴度要求，此时要用心轴定位。 ① 圆柱心轴 利用心轴的圆柱表面与工件定位配合，并保持较小的间隙，便于工件的装卸； 夹紧力较大，但定心精度较锥度心轴低，工件靠螺母压紧，如图8-1-5。
3、形状、位置精度
形位公差，是零件精度要求的重要内容，也是确定和影响车削工艺的 重要因素，尤其是按照其要求确定零件的定位基准和测量基准的重要指标。
项目八 简单盘套类零件的编程及仿真加工 图8-1-1 盘套类零件的技术要求
项目八 简单盘套类零件的编程及仿真加工
二、盘套类零件的装夹与定位方法
盘套类零件的内/外圆柱面、端面与基准轴线都存在相应的形位精度要求， 盘类零件的精基准可以选择外圆，但常以中心孔及一个端面为精加工基准。
图8-1-2 三爪卡盘装夹工件
项目八 简单盘套类零件的编程及仿真加工
② 薄壁套类零件的刚度差，装夹不当或夹紧力过大，易导致工件变形， 则需要采用开口套装夹，或者扇形卡爪，如图8-1-3所示。
图8-1-3 薄壁套类零件的装夹
任务八 简单盘套类零件的编程与仿真加工
2、四爪单动卡盘
四爪可以单独移动，夹紧力较大，适用于
定性和精度。当使用大直径镗孔刀杆时，稳定性便得到增强；但由于受零件 孔径所允许的空间限制，这种可能性也经常受到限制，故此，必须考虑到排 屑和刀具的径向移动。
项目八 简单盘套类零件的编程及仿真加工
四、盘套类零件刀具及其切削用量的选用
加工内孔是盘套类零件的特征之一，根据内孔的工艺要求，加工方法较 多，常用的有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔和磨孔等。内孔加工时常用的刀具有 中心钻、麻花钻及内孔镗刀等。 1、钻孔
工业制造中的模拟仿真技术
工业制造中的模拟仿真技术近年来，随着科学技术的不断发展，工业制造也经历了巨大变革。
其中，模拟仿真技术的出现，极大地帮助了广大企业提高工作效率，节约成本，减少风险。
本文将介绍工业制造中的模拟仿真技术。
一、什么是模拟仿真技术模拟仿真技术是指在计算机软件的帮助下，对真实环境和事物建立虚拟模型，并利用计算机对其进行全面的模拟和仿真。
就工业制造而言，这种技术是为了提高生产效率，降低成本和风险而诞生的。
借助计算机的数据处理能力和多功能性，企业可以在生产之前进行大量的试验和模拟，以便更好地预期生产成本、风险和效果。
这种技术在制药、汽车、航空等领域已经得到广泛应用。
二、工业制造中的应用1.在制造过程中优化设计在产品设计的初期，制造企业可以使用仿真软件来预测产品效果，并根据反馈结果做出调整。
这样能够尽可能地避免设计上的错误，降低生产成本和风险。
此外，制造企业还可以根据仿真结果，进行产品优化，以便更好地满足客户需求。
2.模拟生产过程与优化维护生产链的规模越来越大，由人工调控并不是最有效的方法。
借助模拟技术，企业可以模拟生产过程，预测某个元器件在生产链中的位置和作用，以便更好地控制生产效率和成本，进而为企业节省大量时间和经费。
同样地，维护也是至关重要的。
当生产过程中发生问题时，企业可以通过模拟操作，分析维护的情况，避免多余的成本浪费，提高工作效率。
3.预测与故障诊断借助制造业中的仿真技术，企业可以预测某个零件或产品的寿命和使用情况。
同时，一些技术比如三维图像技术，还可以用来完全扫描某个设备以发现故障源的位置。
这种技术可以避免由于维修不及时而导致生产链中有故障出现，很大程度上保证流程的顺利进行。
三、未来的趋势人工智能是工业制造领域下一步的探索方向，特别是在模拟技术的应用方面。
利用人工智能可以使立体制造设备逐渐取代传统生产流程，从而实现智能化生产流程的目标。
此外，更加真实的回路仿真技术也应该成为工业制造领域的一个关键技术，以便更好地避免生产过程中出现的问题，并有效地减少生产成本与浪费。
生产过程仿真技术
生产过程仿真技术生产过程仿真技术（Production Process Simulation Technology）是指利用计算机技术对生产过程进行模拟和分析的一种方法。
通过对生产过程的模拟，可以预测生产过程中的各种情况和变化，提高生产效率和产品质量。
生产过程仿真技术的基本原理是将生产系统建模，然后通过计算机程序对模型进行仿真，得到模拟结果。
建模是仿真的关键步骤，需要将生产系统的各个要素和流程进行抽象和准确的描述，并确定模型的输入和输出变量。
建模的过程中，需要充分考虑生产系统的复杂性和变化性，以及各种决策的不确定性。
生产过程仿真技术可以模拟多种生产系统，包括离散生产和连续生产系统。
在离散生产系统中，生产过程由一系列离散事件组成，如订单的接收、加工的开始和结束等。
在连续生产系统中，生产过程是连续的，如流水线生产过程。
生产过程仿真技术可以用于多种应用领域。
在制造业中，可以用于优化生产线布局、优化作业调度、优化零件生产过程等。
在物流领域，可以用于优化仓库布局、优化货物调度、优化货物配送等。
在服务领域，可以用于优化服务流程、优化服务质量等。
生产过程仿真技术的应用可以带来多种好处。
首先，可以提高生产效率。
通过模拟和优化生产过程，可以减少生产时间、降低生产成本，提高生产效率。
其次，可以优化产品质量。
通过模拟和改进生产过程，可以降低产品的次品率，提高产品质量。
再次，可以减少生产风险。
通过模拟和评估生产过程，可以发现和解决潜在的问题，减少生产风险。
生产过程仿真技术在实际应用中还面临一些挑战和限制。
首先，建模过程需要消耗大量的时间和资源。
其次，仿真模型的准确性受到多种因素的影响，如数据的可靠性、模型的简化程度等。
再次，仿真结果的解释和分析需要专业知识和经验。
总之，生产过程仿真技术是一种重要的生产管理工具，可以帮助企业提高生产效率和产品质量。
随着计算机技术的不断发展，生产过程仿真技术将在更多的领域得到广泛应用。
Silvaco_TCAD_工艺仿真1解读
Silvaco学习
ATHENA工艺仿真软件
通过MaskViews 的掩模构造说明，工程师可 以有效地分析在每个工艺步骤和最终器件 结构上的掩模版图变动的影响。
与光电平面印刷仿真器和精英淀积和刻蚀
仿真器集成，可以在物理生产流程中进行 实际的分析。
与ATLAS 器件模拟软件无缝集成
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Silvaco学习
可仿真的工艺 （Features and Capabilities）
Bake CMP Deposition Development Diffusion Epitaxy
• Etch • Exposure • Imaging • Implantation • Oxidation • Silicidation
采用默认参数，二维初始化仿真： Init two.d
工艺仿真从结构test.str中开始： Init infile=test.str
GaAs衬底，含硒浓度为1015cm-3，晶向[100]： Init gaas c.selenium=1e15 orientation=100
硅衬底，磷掺杂，电阻率为10Ω.cm Init phosphor resistivity=10
定义衬底: material,orientation,c.impurities,resitivity …
初始化仿真： 导入已有的结构，infile… 仿真维度，one.d,two.d … 网格和结构，space.mult,scale,flip.y …
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Silvaco学习
初始化的几个例子
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Silvaco学习
工艺仿真流程
1、建立仿真网格 2、仿真初始化 3、工艺步骤 4、抽取特性 5、结构操作 6、Tonyplot显示
仿真技术在工业生产中的应用
仿真技术在工业生产中的应用工业生产是现代社会的重要组成部分，为满足对产品质量、生产效率和成本控制的要求，各类企业在生产过程中积极寻求创新技术的应用。
在这个背景下，仿真技术成为了工业生产中的一项重要工具。
本文将介绍仿真技术在工业生产中的应用，并分析其优点和挑战。
一、工业生产中的仿真技术概述工业生产仿真是指通过虚拟环境模拟真实生产过程和系统的技术。
仿真技术结合了计算机技术、算法和模型，可以有效地模拟和分析不同方案在实际生产中的效果。
它可以用于产品设计、生产过程优化、生产系统管理等诸多领域。
二、产品设计中的仿真技术应用1. 产品可靠性分析：通过仿真技术，可以对产品进行可靠性分析。
例如，在汽车制造业，可以使用仿真技术来模拟不同路况下汽车的工作状态，以评估产品的可靠性。
这样的分析有助于设计出更可靠的产品，提高产品质量。
2. 产品性能优化：仿真技术可以帮助工程师模拟和分析产品的性能，以评估不同设计方案的效果，并进行参数优化。
通过这种方式，工程师可以在产品设计阶段解决问题，减少后期试错，提高设计效率，降低成本。
三、生产过程中的仿真技术应用1. 工艺规划优化：在工业生产过程中，工艺规划是一个重要的环节。
通过仿真技术，可以模拟不同工艺方案在实际生产环境中的表现，评估其效果，从而优化工艺规划，提高生产效率和产品质量。
2. 资源调度和优化：仿真技术可以帮助企业进行资源调度和优化，如人力资源、物料资源、设备资源等。
通过仿真技术模拟生产过程，可以找出最佳的资源分配方案，使生产过程更加高效和经济。
四、生产系统管理中的仿真技术应用1. 风险分析与预测：仿真技术可以帮助企业对生产系统中的风险进行分析和预测，包括供应链风险、生产过程风险等。
通过模拟和分析，企业可以及时采取措施，减少风险的发生，并提前做好应对措施。
2. 周期时间优化：生产系统的周期时间是一个关键指标，对于工业企业来说尤为重要。
通过仿真技术，可以模拟不同生产系统的运行状况，并找出优化周期时间的方法，以提高生产效率和减少资源浪费。
离散型制造系统生产过程仿真
毕业论文题目离散型制造系统生产过程仿真学院1前言1.1国内外研究现状由于制造系统变得越来越复杂并且内部关联性越来越强。
仿真技术成为其研究的重要手段。
仿真技术是借助计算机技术、网络技术和数学手段，采用虚拟现实方法，对制造系统进行实际模仿的一项应用技术。
我国的制造仿真技术虽然起步晚，但发展较快，成就显著。
制造系统是典型的“离散事件动态系统”[1]。
离散事件动态系统是系统的状态空间描述为离散集，状态转移仅仅发生在离散的时间点上，同时状态的转移与事件紧密联系的系统。
基于此，结合课题选取witness技术对制造系统进行仿真建模。
目前进行的制造业的机械加工过程仿真，主要有两种情况[2]：一种是从研究金属切削的角度出发，仿真某具体切削过程内部各因素的变化过程，研究其切削机理，供生产实际与研究应用；另一种则是将加工过程仿真作为系统的一部分，重点在于构造完整的虚拟制造系统。
这两种方式的方法是相同的，即首先对机械加工工艺系统建立连续变化模型，然后用数学离散方法将连续模型离散为离散点，通过分析这些离散点的物理因素变化情况来仿真加工过程。
1.2研究意义制造系统的设计，往往是在一定约束条件下，实现生产过程中投入少，获取多的经济效益最高的综合目标。
利用witness仿真建模技术对制造系统中各产品及其零件的加工工序和组装成品进行仿真模拟，不仅可以解决传统运筹学建模中制造系统离散、复杂的约束，而且可以在真实建造前，直观动态的检测整个制造系统的运行状态，以求使制造系统的价值潜力得到最大的发挥，提高企业的效率和利润。
具体上讲，利用witness仿真技术根据制造中心的工艺设备参数和工艺流程建立起来的计算机仿真系统，可以形成直观立体的仿真动画，提供生产系统的生产量，确定瓶颈位置，报告资源利用率[3]。
还可以被用来支持投资决定，校验制造系统设计的合理性，通过对不同的生产策略进行仿真实验来找出最优解。
仿真运行结束后可根据统计数据生成仿真报告，显示各个生产设备的利用率、空闲率、阻塞率等数据。
系统仿真技术的介绍(第一章)NEW
系统仿真技术的介绍（第一章）（一）什么是系统仿真系统仿真技术在国内还是一个新事物,大家不难发现,在5年或者10年前,很少会有人谈到仿真技术,学校也没有这门课程,在网络上搜索,相关的资料也是很少。
可是近2~3年,仿真逐步在国内高校内发展起来,也逐渐在一些世界级的大企业、国家重点单位得到了应用，出现了一部分基于仿真的咨询机构，并且一度海外风险投资基金也欲介入这个潜在的市场。
现在国内在物流、供应链、工业工程等相关的网站、论坛上都能找到系统仿真的踪迹，并且也出现了一些比较有名的仿真论坛，主要有itpub的供应链仿真论坛，道于仿真论坛，还有各大仿真软件公司或者代理开设的专门的讨论区，技术支持区，人气也相当火。
姑且不论我们国内论坛的人气旺盛和实际上仿真技术应用比较低靡的巨大反差，至少也可以说这是一个良好的开端。
系统仿真是工业工程中系统工程的一个小分支,在国外已经有50多年的历史[1955，K.D. Tocher]。
尤其在美国,仿真研究已经广泛应用于企业应用，主要被应用于通讯、制造、服务、卫生、物流和军事等，为这些行业的发展提供了巨大的推动作用。
仿真和虚拟现实，有本质的区别，我们经常听到仿真枪，仿真玩具，还有比如工程仿真软件，这些都是和虚拟现实相关的可视化的设计而已。
美国的仿真著名学者Jerry Banks对系统仿真的定义是：“仿真就是实时地对现实世界的流程和系统的运作进行模拟,仿真包含人为地产生系统的“历史”，并通过观察这些“历史”数据来获得它所代表的现实系统的运作的推断。
仿真是解决很多现实世界问题不可获缺的解决工具。
仿真被用来描述和分析系统的行为，提出关于现实系统的what-if的问题，并帮助现实系统的设计。
现存的系统和概念中的系统都可以用仿真来模拟。
”采用系统仿真的方法和传统方法的区别在于仿真属于预测性技术，在不影响实际系统的情况下通过有目的的选取研究的对象，确定研究范围，抽象系统的本质进行一系列策略和参数的模拟。
智能制造中的工厂仿真技术
智能制造中的工厂仿真技术一、引言随着人工智能技术的不断发展，智能制造作为制造业的未来趋势得到了广泛的关注和支持。
其中，工厂仿真技术是智能制造中不可或缺的一部分，它可以帮助企业优化生产流程，提高生产效率和产品质量。
二、工厂仿真技术的概念与分类工厂仿真技术是一种通过计算机模拟现实生产环境来预测生产过程、优化生产流程和制定生产计划的技术。
它可以模拟现有的生产工艺流程以及产生潜在的生产方案。
目前，工厂仿真技术主要分为连续模拟和离散事件仿真两种。
其中，连续模拟主要是通过数学和物理模型来描述生产流程，它的应用范围较窄；离散事件仿真则是通过离散过程的概念对生产过程进行建模和仿真，主要应用于制造企业中。
三、工厂仿真技术的优势1、优化生产流程：工厂仿真技术可以模拟生产过程，发现并优化低效的环节，缩短生产周期，提高生产效率。
2、降低生产成本：通过模拟生产过程，企业可以找出生产过程中的人力、物力、财力浪费，从而降低生产成本。
3、提高产品质量：工厂仿真可以模拟生产过程中的各种异常情况，找出问题并进行修正，帮助企业提高产品的质量和稳定性。
4、优化生产计划：通过模拟生产过程，企业可以快速制定出最优的生产计划，提升企业对市场需求的响应速度和生产效率。
四、工厂仿真技术的应用案例1、汽车制造：汽车生产需要涉及多个环节，用传统方法进行生产计划制定往往效率低下。
借助工厂仿真技术，企业可以快速建立汽车生产的仿真模型，对整个生产过程进行仿真，找出问题并进行优化，从而提高生产效率和产品质量。
2、航空制造：在航空制造领域，工厂仿真可以帮助企业制定最佳的生产流程，保证零部件和组件的合理组装和安装，从而提高飞机的安全性和运行效率。
3、医药制造：医药企业需要严格遵守药物生产的规范和标准。
工厂仿真技术可以帮助企业对生产过程进行精确的管控，确保药品的制造质量和产品可靠性。
五、未来展望工厂仿真技术在未来的发展中，将会越来越广泛地应用于各个领域。
随着人工智能技术的不断发展，工厂仿真技术也将不断更新，具有更大的优势和更高的精度。
数控机床仿真实训 (1)
真系统”和德国“MTS数控编程仿真系统”。这类软件可以用来学习 数控机床的编程与操作，具有“以软代硬”来熟悉编程与操作、减少 废品和撞机等优点，是一种现代化教学和实训的好方法。
第1章 绪论 • 1．上海宇龙“数控加工仿真系统” • 整个系统分成四个模块，每一个模块中包含不同功能，每个模块功能都
将铣、车、钻、镗等加工方法的加工路线描绘出来，并能提供错误信
息的反馈，使工程技术人员能预先看到制造过程，及时发现生产过程
中的不足，有效预测数控加工过程和切削过程的可靠性及高效性，此
外，还可以对一些意外情况进行控制。数控加工仿真代替了试切等传
统的走刀轨迹的检验方法，大大提高了数控机床的有效工时和使用寿
第1章 绪论
第1章绪 论
1.1 数控仿真实训教学的思路 1.1.1 数控加工仿真技术简介 1.1.2 数控仿真软件的教学应用
1.2 数控仿真网络教学实训系统的组成 1.3 数控仿真网络教学实训系统的特点
第1章 绪论
• 1.1.1 数控加工仿真技术简介
•
在数控加工过程中，为检查数控程序的正确性，传统上采用试切
第1章 绪论 • （2）程序编辑模块。用于数控程序的输入、修改及显示编辑。NC程序的
读取如同生产实际一样，采用面板手工输入和程序文件读入两种方式。 • （3）程序处理模块。通过对NC代码的理解、检查代码语法语意的正确性，
经过译码、刀补计算、进给速度处理，得到刀具中心轨迹和其他所需数据， 用于模拟加工。 • （4）模拟加工模块。具有自动加工和手动加工等功能，系统通过对处理 后NC程序的离散和插补，直接驱动数控系统显示屏或三维动画仿真。在模 拟加工过程中，数控系统显示屏按实际加工状态，可工作在图形模拟或数 字状态两种方式下。
生产过程仿真技术
以控制为中心的虚拟制造 (Control Centered VM)
三类VM之间的关系
虚拟制造研究难点
产品、工艺规划及生产系统的信息模型 可制造性评价方法
包括各工艺步骤的处理时间，生产成本和质量的 估计等
制造系统布局、生产计划和调度规划 分布式环境
三类仿真应用
(1) 以产品模型为中心的仿真
包括产品的静态和动态性能分析、产品的可制造性分析、产品的可装配性分析。在进 行产品开发时，要考虑的不只局限于与功能需求有关的方面，如 形状、尺寸、结构及 各种物理特性，还要综合考虑诸如制造、装配、维护、成本等各方面的 因素。因此， 产品本身的仿真，如CAE、DFA等，是仿真技术在制造业应用的基本方面。
优化生产线系统布局
根据工厂空间、计划生产能力和零件加工所 需工序,初步快速交互地确定多种生产线布局 方案,或验证已设计好的方案的空间。
确定生产能力
通过仿真,验证现有的和预计新的生产系统在 当前的运转条件下的生产能力以及生产线是 否能够完成要求的年产量,如果不能,修改运行 参数。
确定运作方式
二三维几何建模
二维建模
实现生产线中各模型在仿真运行时的操作控制 仿真控制语言SCL的图形表现
三维建模
可逼真地反映生产线 产品及其加工部位 设备 逻辑表示
保证二维和三维模型的一致
规划生产线系统
按照零件加工的工艺内容,通过工序的优化组 合,确定机床和其他设备,实现生产线系统的初 步规划;再根据产品产量的要求,确定生产线的 节拍。
牵涉到公司合作，信息共享，信息安全性等
统一的集成框架和体系。
虚拟制造的产品生产
可制造性 可生产性 可合作性
水泥生产过程虚拟仿真工厂生产模拟系统技术参数1用途水泥生产过程
水泥生产过程虚拟仿真工厂生产模拟系统技术参数1 用途水泥生产过程虚拟仿真工厂生产模拟系统包括水泥厂生产线的生料磨、窑系统、水泥磨和煤磨的中控模拟控制系统的建设。
2 工作条件2.1 环境温度：0 - 40℃；2.2 相对湿度：20-70%；2.3 适用电源规格：220V ( AC )，50Hz。
3 技术参数3.1 水泥厂中央控制系统识别★1.基于B/S构架，对数字化智能化的水泥工厂生产线的生料磨、窑系统、水泥磨和煤磨的中控实时动态模拟，所建的模型与实际生产过程的相符一致；★2.用户能通过虚拟仿真系统平台或虚拟外设能进入水泥生产过程虚拟仿真工厂生产模拟系统，满足以数值模拟方式学习认识水泥工厂布局、生产设备、工艺流程、工厂建筑和生产场景的要求；3.虚拟仿真工厂生产模拟系统涵盖各设备控制参数和工艺控制参数的动态化实时展示，部分生产控制控件能实现模拟操作；4.能够支持WEB浏览器浏览中央控制系统模型；5.能够兼容常用PC及移动平台，支持windows、Linux、ios、安卓、windows phone等系统；6.能够支持私有云本地部署，保证数据保密性。
3.2 虚拟仿真工厂生产控制案例分析系统★1.对原材料破碎及预均化、生料制备、生料均化、预热分解、水泥熟料烧成、水泥粉磨及水泥生产包装等生产工艺流程进行案例分析控制，即当设备出现超负荷或参数波动超限时出现警示并提醒学生进行相关操作控制的模拟操控，能呈现当某一主要操作变化后各生产参数随之变化的情况；2.软件操作说明书1套；3.模型可在在线浏览器浏览，并可执行在线切换视图、更换视点等功能；5.能够在线显示模拟系统，支持属性参数显示，支持项目浏览器分层显示构件。
4 主要组成部分4.1 水泥生产过程虚拟仿真工厂生产模拟系统1套4.2 软件操作说明书1套。
仿真技术
• 食品工程原理仿真实训软件 仿真实训软件主要包括食品生产中 仿真实训软件 的各种单元操作,如流体流动以及管路特性、传热、 吸收、精馏、干燥、过滤等以及相应的实验实训 等。 • 为此,尝试将计算机仿真系统引入食品工程原理课 堂的理论及实验教学中,采用形象逼真的教学手段, 尽可能使学生有更直观的感觉。
• 实例：啤酒酿造的虚拟的仿真 实例：
• 啤酒是以大麦和酿造水为主要原料，以大米、玉 米等谷物为辅料，以极少量啤酒花为香料，经过 啤酒酵母糖化发酵酿制而成的一种低酒精度的健 康饮料酒。啤酒发酵工艺流程如图1。
• 利用虚拟操作界面模拟糊化过程和发酵过程
• 虚拟糊化锅操作界面如图2真时,是从将现象模型化的模型试验开始, 特别是要使模型能够正确地表现现象,必须进行充 分的分析,模型的种类可按图3进行分类。
• 模型试验要对系统的内部结构及其作用作 充分的研究，并拟定明确的算法,建立能再 现现象的模型。用这样的模型进行实验,从 而得出结果，就称其为仿真。
3、仿真的几种主要类型
仿真实验的内容
• (1)实验装置选择:食品工程原理主要包括以下几 个实验:流量计的认识和校验;风机性能测定;流体 流动阻力系数测定;离心泵及管路特性曲线测定; 传热实验;吸收实验;精馏实验;干燥实验;过滤实 验。这几个实验在仿真实训软件中均有设置。 • (2)实验指导 • (3)素材演示 • (4)仿真操作:对仿真软件中的虚拟装置进行仿真 操作。操作界面直观、简洁、易学,使学生读取数 据方便而不失真,特别设计局部放大功能,如需要 读取数据的仪表、气压计等,可以随时掌握操作的 参数变化规律和制定相应的措施,便于提高学生应 变能力 • (5)数据处理
虚拟仿真技术在生产过程中作用
• 虚拟仿真技术需要所有阀门可以实现从 0-100%全 量程操作，并且能够设定为不同流通能力的四种 特性（等百分比、直线特性、快开特性和抛物线 特性）的自动控制阀门。盘台上的所有操作和显 示变量都能由真实的 DCS PLC或软件控制，可以 在瞬间设定新的状态，可以任意设定干扰、故障 状态或某一特定状态、重演过去记录的状态及某 时间段落的变化状态等。
模拟仿真技术在加工过程中的应
能源领域
模拟仿真技术可以用于能源系 统的设计和优化，提高能源利 用效率，降低环境污染。
02
加工过程中模拟仿真技术的应用
切削过程的模拟仿真
切削过程模拟仿真技术是利用 计算机技术对切削加工过程进 行模拟，以预测工件材料去除 过程、刀具磨损和破损情况， 优化切削参数，提高加工效率 和加工质量。
Байду номын сангаас
通过切削过程模拟仿真，可以 分析切削力、切削热、切屑形 成和刀具磨损等过程，为实际 切削加工提供理论依据和优化 方案。
模拟仿真技术在加工过程中的 应用
目
CONTENCT
录
• 模拟仿真技术概述 • 加工过程中模拟仿真技术的应用 • 模拟仿真技术在加工过程中的优势
与挑战 • 未来展望与研究方向
01
模拟仿真技术概述
定义与特点
定义
模拟仿真技术是一种通过计算机建模和仿真来模拟真实系统运行 的技术。
特点
具有高度逼真性、可重复性、可调控性和低成本等特点，能够为 实际加工过程提供有效的预测和优化手段。
该技术广泛应用于机械制造、 航空航天、汽车制造等领域， 有助于减少试切次数、降低生 产成本和提高生产效率。
热力耦合过程的模拟仿真
01
热力耦合过程模拟仿真技术是利用计算机技术对加工过程中产 生的热和力进行耦合分析，以预测工件变形、残余应力和热应
力等，优化工艺参数和减少加工缺陷。
02
通过热力耦合过程模拟仿真，可以分析热传导、热对流和热辐 射等热学现象以及弹性变形、塑性变形和断裂等力学现象，为
该技术广泛应用于冶金、化学、制药等领域，有助于缩短产品研发周期、降低研发成本和提高产品竞争 力。
03
模拟仿真技术在加工过程中的优势与挑战
CAM仿真实验(1)
CAM仿真实验(1)CAM仿真实验（Computer-Aided Manufacturing Simulation）是一种计算机辅助制造仿真技术，能够对复杂的制造流程进行可视化的模拟，以评估制造过程的适应性和效率。
CAM仿真实验在工业制造领域被广泛应用，本文将从以下几个方面探讨：1. CAM仿真实验的意义CAM仿真实验可以为制造商提供一种经济、精确和快速的方法来设计和试验新的制造工艺和流程。
相比传统的试错制造方法，CAM仿真实验将大大降低成本和风险，并加速产品的研发和制造速度。
而且，CAM仿真实验还可以提供可视化的制造过程，增进员工对制造过程的理解和技能。
2. CAM仿真实验的工作原理CAM仿真实验的工作原理是通过计算机模拟制造过程进行可视化的模拟。
其流程包括：导入CAD模型、定义加工过程、选择工具和材料、设定运转参数、进行仿真实验并分析结果。
通过重复以上步骤，制造商可以根据不同的制造过程、材料、机器和工具来进行不同的实验，获得最佳的制造方案。
3. CAM仿真实验的应用领域CAM仿真实验广泛应用于各个行业，包括航空航天、汽车制造、电子制造、医疗器械和人工智能等。
在航空航天行业中，CAM仿真实验可用于飞机零件的制造和组装，以及航空发动机的测试。
在汽车制造行业中，CAM仿真实验可以设计汽车零件的加工工艺，以提高汽车的生产效率和质量。
在医疗器械制造行业中，CAM仿真实验可用于设计制造医疗器械，以确保安全和解决设备故障。
4. CAM仿真实验的优点CAM仿真实验相比传统制造方法有诸多优点。
首先，它可以模拟整个制造流程，包括加工、装配、测试等，以降低成本和风险。
其次，CAM仿真实验可以提供可视化的制造过程，以使员工更加深入地理解制造流程，提高生产效率和质量。
最后，CAM仿真实验可以加速产品的研发和制造速度，使得制造商在市场竞争中处于更加有利的位置。
综上所述，CAM仿真实验是一种重要的计算机辅助制造技术，对于提高生产效率、质量和降低成本具有重要的意义。
自动化生产线的仿真技术
自动化生产线的仿真技术一、引言自动化生产线的仿真技术是指利用计算机摹拟和仿真技术来对自动化生产线进行虚拟建模和仿真分析的一种方法。
通过仿真技术，可以对生产线的运行状态、效率和优化方案进行评估和分析，从而为生产线的设计、优化和调整提供科学依据和决策支持。
二、仿真技术的原理和方法1. 虚拟建模：仿真技术首先需要对自动化生产线进行虚拟建模，即将生产线的各个组成部份、工艺流程和物料流动等进行抽象和描述，形成一个虚拟的生产线模型。
2. 系统参数设定：在虚拟建模的基础上，需要设定生产线的各项参数，包括设备的性能指标、工艺参数、物料的数量和属性等，以便进行仿真分析。
3. 运行摹拟：基于虚拟建模和参数设定，通过仿真软件对生产线进行运行摹拟，摹拟生产线的各项活动和过程，包括设备的运行、物料的流动、工艺的执行等。
4. 数据采集与分析：在运行摹拟的过程中，仿真软件会自动记录和采集生产线的各项数据，如生产速度、设备利用率、物料库存等。
通过对这些数据进行分析，可以评估生产线的性能和效率。
5. 优化方案评估：在仿真软件中，可以通过修改生产线的参数和配置，来评估不同的优化方案对生产线性能的影响，比如调整设备的布局、优化工艺流程等。
6. 结果展示和报告生成：仿真软件可以生成仿真结果的可视化展示，如生产线的动态图象、各项指标的统计图表等，同时还可以生成仿真报告，对仿真结果进行详细的解读和分析。
三、仿真技术的应用领域自动化生产线的仿真技术在工业领域有着广泛的应用，主要体现在以下几个方面：1. 生产线设计和优化：通过仿真技术可以对生产线的各项参数进行优化，如设备配置、工艺流程、物料输送方式等，以提高生产线的效率和产能。
2. 运行状态评估：通过对生产线进行仿真摹拟，可以评估生产线的运行状态，包括设备利用率、物料库存、生产速度等，从而及时发现和解决潜在问题。
3. 生产计划制定：仿真技术可以匡助制定生产计划，包括生产量的确定、工艺流程的安排、设备的调度等，以实现生产线的高效运行。
基于仿真技术的制造过程优化
基于仿真技术的制造过程优化在当今竞争激烈的制造业领域，企业们都在不断寻求提高生产效率、降低成本、提升产品质量的方法。
而仿真技术的出现和应用，为制造过程的优化提供了强大的支持和有力的手段。
什么是仿真技术呢？简单来说，仿真技术就是通过建立数学模型和模拟实际的制造过程，在计算机上进行虚拟实验和分析。
它可以在不实际进行生产的情况下，预测和评估不同的制造方案和策略的效果，帮助企业做出更明智的决策。
仿真技术在制造过程优化中的应用十分广泛。
首先，在产品设计阶段，通过仿真可以对产品的性能、结构强度、热传递等特性进行分析和优化。
例如，汽车制造中，可以模拟车辆在不同路况下的行驶情况，提前发现潜在的问题，对车身结构和零部件进行优化设计，提高车辆的安全性和可靠性。
在生产流程规划方面，仿真技术更是大显身手。
它可以模拟整个生产线上的物料流动、设备运行、人员操作等情况。
企业能够直观地看到生产过程中可能出现的瓶颈、等待时间过长、设备利用率不高等问题，并针对性地进行调整和优化。
比如，一家电子厂在规划新的手机生产线时，利用仿真技术发现某些工位的工人操作时间过长，导致整个生产流程的节奏被打乱。
经过重新设计工位布局和操作流程，大大提高了生产效率。
在资源配置方面，仿真技术能够帮助企业合理分配人力、物力和财力资源。
通过模拟不同的资源配置方案，可以找到最优的组合方式，避免资源的浪费和闲置。
假设一家服装厂，需要根据订单量来确定采购多少台缝纫机、招聘多少名工人。
通过仿真分析，能够准确计算出满足生产需求的最小资源投入，从而降低成本。
此外，仿真技术还可以用于质量控制和故障预测。
通过模拟生产过程中的各种因素对产品质量的影响，提前采取措施来保证产品质量的稳定性。
同时，对设备的运行状态进行仿真，预测可能出现的故障，提前进行维护和保养，减少生产中断的风险。
然而，要充分发挥仿真技术在制造过程优化中的作用，并不是一件简单的事情。
它需要企业具备一定的条件和能力。
多物理场仿真在激光加工中的应用(一)
多物理场仿真在激光加工中的应用(一)多物理场仿真在激光加工中的应用激光加工是一种精密的材料加工技术，而多物理场仿真在激光加工中的应用可以对加工过程进行模拟和优化，提高生产效率和产品质量。
以下是一些多物理场仿真在激光加工中的应用。
1. 激光熔化激光熔化模拟激光熔化是激光加工中常用的加热方法，通过激光能量的聚焦和吸收，材料表面产生高温区域，达到熔化的效果。
多物理场仿真可以模拟激光与材料之间的相互作用和能量传输过程，预测激光熔化区域的形状和尺寸。
2. 激光切割激光切割过程仿真激光切割是利用高能量密度的激光束对材料进行切割的过程。
多物理场仿真可以模拟激光与材料的相互作用，预测激光切割时的熔化、蒸发和气化等过程，以及切割边缘的质量和形状。
激光焊接仿真激光焊接是一种高能量密度焊接技术，可以用于连接和固定不同材料之间的接头。
多物理场仿真可以模拟激光束对材料的热影响和熔池的形成过程，预测焊接过程中的温度分布和应力分布，以及焊接接头的质量和强度。
4. 激光打孔激光打孔过程仿真激光打孔是一种高能量密度的加工过程，可以用于制作小孔或微孔。
多物理场仿真可以模拟激光束对材料的热影响和蒸发过程，预测激光打孔时孔径和孔壁质量的变化。
5. 激光表面改性激光表面改性仿真激光表面改性是一种利用激光加工技术对材料表面进行改性的方法，可以提高材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
多物理场仿真可以模拟激光与材料的相互作用，预测激光加工过程中温度、压力和应力的分布，以及改性层的厚度和性能。
以上是多物理场仿真在激光加工中的一些应用，通过模拟和优化加工过程，可以提高激光加工的效率和质量，为激光加工技术的发展和应用提供支持。
激光淬火仿真激光淬火是一种利用激光的高能量密度快速加热和冷却材料的表面，以改善材料的硬度和耐磨性的工艺。
多物理场仿真可以模拟激光对材料的加热和冷却过程，预测材料表面的温度分布和相变行为，帮助优化激光淬火工艺参数，提高淬火效果。
7. 激光退火激光退火仿真激光退火是一种利用激光对材料进行短时间高温加热和慢速冷却的工艺，以消除材料的内部应力和改善材料的机械性能和导热性能。
自动化生产线的仿真技术
自动化生产线的仿真技术一、引言自动化生产线的仿真技术是指利用计算机模拟和仿真技术对生产线进行虚拟建模和仿真，以评估和优化生产线的性能和效率。
通过仿真，可以提前发现并解决潜在的问题，降低生产线建设和运营的风险，提高生产效率和质量。
本文将介绍自动化生产线仿真技术的基本原理、应用领域、方法和工具等内容。
二、基本原理自动化生产线的仿真技术基于离散事件仿真（DES）方法，将生产线的各个组成部分抽象为离散的事件，通过模拟这些事件之间的相互作用和影响，来模拟和预测生产线的运行情况。
仿真模型可以包括生产设备、物料流动、工艺流程、人员操作等各个方面，通过调整模型的参数和变量，可以模拟不同的生产情景，并评估其对生产线性能的影响。
三、应用领域自动化生产线的仿真技术广泛应用于各个行业的生产线设计、优化和运营管理中。
以下是几个典型的应用领域：1. 制造业：在制造业中，仿真技术可以用于生产线的布局优化、工艺流程的改进、设备的调度和资源的分配等方面。
通过仿真，可以评估不同生产策略对生产线效率和质量的影响，提高生产线的运行效率和产品质量。
2. 物流业：在物流业中，仿真技术可以用于优化物流网络、仓库布局和货物配送等方面。
通过仿真，可以评估不同物流策略对运输成本、配送时间和仓库利用率的影响，提高物流效率和服务质量。
3. 航空航天业：在航空航天业中，仿真技术可以用于飞机组装线的设计和优化、航空器维修保养的规划和调度等方面。
通过仿真，可以评估不同生产和维修策略对生产线效率和维修周期的影响，提高生产和维修效率。
四、仿真方法和工具自动化生产线的仿真技术可以采用离散事件仿真（DES）、连续系统仿真（CSS）、系统动力学仿真（SD）等方法。
常用的仿真工具包括Arena、FlexSim、AnyLogic等。
这些工具提供了丰富的建模和仿真功能，可以对生产线的各个方面进行建模和分析。
1. 离散事件仿真（DES）：离散事件仿真是最常用的仿真方法，适用于模拟离散事件的发生和处理过程。
曲轴生产线调度与仿真ppt(1)
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论文框架
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本课题研究主要内容
• 建立现有企业曲轴生产的计算机模型 • 对于瓶颈环节进行不同的调度算法并统计输出结果 • 对于不同的模型统计数据，做成本计算，比较最优模型
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文献综述（1）
计算机仿真研究现状
计算机仿真在制造业中的具体应用
产特点结合的基础上，建立起曲轴生产过程的调度法则
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结论
论文结论
1. 实现了曲轴车间调度决策的分析与优化，降低了曲轴生产所带来的严 重浪费。
2. 通过对生产数据的调整，还可以模拟各种情况下的生产状况，对生产 中可能出现的问题预先给出统计指标，为实际生产提供了支持。
3. 得到了比较优秀的曲轴生产调度方案。
• 对于仿真运行参数比较如下：
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3.比较以FIFO规则的调度和优先调度曲轴1两种模型（2）
• 在总任务结束后，相比两个模型的运行参数，可见，两个运行 参数相差不多，比较后可得，模型2的调度原则优于模型1。再 通过中间过程检验，可见，模型2中的机器利用率及LABOR利 用率均比模型1中的机器利用率及LABOR利用率高。
• 因此可得，总方案中，在模型2里，加工、机床、劳动力成本综 合考虑后优于模型1。
• 总结论，采用优先调度法则所模拟的生产调度优于采用FIFO调
度法则所模拟的模型。
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结论
论文完成的工作
• 收集、整理数据，分析数据 • 建立曲轴生产调度的计算机仿真模型 • 对该模型进行了可靠性检验、逻辑检验，确保模型反映真实情况 • 根据“基于瓶颈分析的启发式调度算法”的优先调度理论，在与曲轴生
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先进制造技术
• 条件 – TQCS – 计算机技术、计算机网络技术、信息处理技术等
• 发展 – 80年代初，以信息集成为核心的计算机集成制造系统(CIMS， Computer Integrated Manufacturing System) – 80年代末，以过程集成为核心的并行工程(CE，Cocurrent Engineering)技术 – 90年代，出现了 – 虚拟制造(VM，Virtual Manufacturing) – 精益生产(LP，Lean Production) – 敏捷制造(AM，Agile Manufacturing) – 虚拟企业(VE，Virtual Enterprise)等新概念。
• 在德国，Darmstatt技术大学Fraunhofer计算机 图形研究所，
• 加拿大的Waterloo大学，比利时的虚拟现实协
会等均先后成立了研究机构，开展虚拟制造技 术的研究。
•
生产过程仿真技术(1)
虚拟制造的定义
• 佛罗里达大学Gloria J.Wiens的定义：虚拟制造是这样 一个概念，即与实际一样在计算机上执行制造过程。 其中虚拟模型是在实际制造之前用于对产品的功能及 可制造性的潜在问题进行预测。着眼于结果
生产过程仿真技术(1)
2020/11/26
生产过程仿真技术(1)
虚拟制造
• 基本思想是在产品制造过程的上游－设计阶段 就进行对产品制造全过程的虚拟集成，将全阶 段可能出现的问题解决在这一阶段，通过设计 的最优化达到产品的一次性制造成功。
• 虚拟制造系统是各制造功能的虚拟集成，它的 可视化集成范围包括与设计相关的各项子系统 的功能，如用户支持、工程分析、材料选用、 工艺计划、工装分析、快速原型，甚至包括制 造企业全部功能（如计划、操作、控制）的集 成。
• 基于仿真的零部件制造设计与分析，包括工艺生成优化、工具设 计优化、刀位轨迹优化、控制代码优化等；
• 基于仿真的制造过程碰撞干涉检验及运动轨迹检验—虚拟加工、 虚拟机器人等；
• 材料加工成形仿真，包括产品设计，加工成形过程温度场、应力 场、流动场的分析，加工工艺优化等；
• 产品虚拟装配，根据产品设计的形状特征，精度特征，三维真实 地模拟产品的装配过程，并允许用户以交互方式控制产品的三维 真实模拟装配过程，以检验产品的可装配性。
• Chrycler公司与IBM合作开发的虚拟制造环境用于其新 型车的研制，在样车生产之前，发现其定位系统的控 制及其他许多设计缺陷，缩短了研制周期。
生产过程仿真技术(1)
国外应用
• 在美国，NIST (National Institute of Standards and Technology)正在建立虚拟制造环境(称之为 国家先进制造测试床National Advanced Manufacturing Testbed,NAMT)，波音公司与麦 道公司联手建立了MDA(Mechanical Design Automation)，
• 可使分布在不同地点、不同部门的不同专业人员在同 一个产品模型上同时工作，相互交流，信息共享，减 少大量的文档生成及其传递的时间和误差，从而使产 品开发以快捷、优质、低耗响应市场变化。
生产过程仿真技术(1)
虚拟制造分类
• 按照与生产各个阶段的关系
– 以设计为核心的虚拟制造 (Design Centered VM)，DFX技术
生产过程仿真技术(1)
虚拟生产平台
• 虚拟生产环境布局 • 虚拟设备集成 • 虚拟计划与调度
生产过程仿真技术(1)
虚拟企业平台
• 虚拟企业协同工作环境
–支持异地设计、异地装配、异地测试的环境， 特别是基于广域网的三维图形的异地快速传 送、过程控制、人机交互等环境。
• 虚拟企业动态组合及运行支持环境，特 别是INTERNET与INTRANET下的系统集成 与任务协调环境。
• 美国空军Wright实验室的定义是“虚拟制造是仿真、 建模和分析技术及工具的综合应用，以增强各层制造 设计和生产决策与控制。该定义着眼于手段。
• 马里兰大学Edward Lin&etc给出的，“虚拟制造是一个 用于增强各级决策与控制的一体化的、综合性的制造 环境。着眼于环境
生产过程仿真技品与制造环境是虚拟模型，在计算机上对虚拟模型 进行产品设计、制造、测试，甚至设计人员或用户可 “进入”虚拟的制造环境检验其设计、加工、装配和 操作，而不依赖于传统的原型样机的反复修改；还可 将已开发的产品(部件)存放在计算机里，不但大大节省 仓储费用，更能根据用户需求或市场变化快速改变设 计，快速投入批量生产，从而能大幅度压缩新产品的 开发时间，提高质量、降低成本；
生产过程仿真技术(1)
实例
• 波音777，其整机设计、部件测试、整机装配以及各种 环境下的试飞均是在计算机上完成的，使其开发周期 从过去8年时间缩短到5年。
• Perot System Team利用Deneb Robotics开发的QUEST及 IGRIP设计与实施一条生产线，在所有设备订货之前， 对生产线的运动学、动力学、加工能力等各方面进行 了分析与比较，使生产线的实施周期从传统的24个月 缩短到9.5个月。
• 制造系统布局、生产计划和调度规划 • 分布式环境
– 牵涉到公司合作，信息共享，信息安全性等
• 统一的集成框架和体系。
生产过程仿真技术(1)
虚拟制造的产品生产
• 可制造性 • 可生产性 • 可合作性
• 虚拟制造 • 虚拟生产 • 虚拟企业
生产过程仿真技术(1)
虚拟制造平台
• 基于产品技术复合化的产品设计与分析，除了几何造型与特征造 型等环境外，还包括运动学、动力学、热力学模型分析环境等；
– 以生产为核心的虚拟制造 (Production Centered VM)
– 以控制为中心的虚拟制造 (Control Centered VM)
• 三类VM之间的关系
生产过程仿真技术(1)
虚拟制造研究难点
• 产品、工艺规划及生产系统的信息模型 • 可制造性评价方法
–包括各工艺步骤的处理时间，生产成本和质 量的估计等