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。
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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