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上的,在計算機上實現將原材料變成產品的過程。這個課題從提出之日起即充分顯示出靈活、高效、經濟的優點,吸引了許多不同學科領域的研究者。本文立足現代模具制造,對虛擬技術的組織模式進行探討。

　　1.模具制造業的特點與現狀

　　模具對于一般產品來說屬于工具范疇,精度高、結構復雜、并經常有較高的材質要求,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在機理外,試圖在現有的理論基礎上能夠通過一定手段直觀地再現產品的成形過程,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、數學、計算機知識,通過數值模擬,基本上能定性地再現產品成形過程,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。其一是數控加工的技術,其二是計算機應用技術。這些技術大約出現在五十年代初期,近半個世紀來得到了長足的發展,為引入虛擬技術準備了技術條件和奠定了物質基礎。

　　數控加工技術按其能量轉換形式不同可分為：

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

　　2)數控電加工技術,如數控電火花加工技術、數控線切割技術;

　　3)數控特種加工技術,包括新興的、應用還不太廣泛的各種數控加工技術,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。

　　它們為現代模具制造提供了新的工藝方法和加工途徑。

　　現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,通過數值模擬方法達到預測產品成形過程的目的,改善模具設計;

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

　　4)網絡技術,通過局域網和廣域網達到異地同步通信、及時解決問題的目的。

　　3.現代模具制造的組織模式

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

　　1)合理組織計算機技術和數控加工技術,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代企業經營準則的現代模具制造模式;

　　3)為了適合模具制造內容多樣性、結構復雜性、工藝經驗性的特點,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點,通過網絡技術進行通信,協作組織生產,完成每個項目。技術單元同時具有獨立經濟實體的性質,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作對象組織生產,如圖1所示。其特點如下:

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