一、引言

　　隨著經(jīng)濟(jì)全球化及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈维似，模具產(chǎn)品設(shè)計(jì)正面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)嘿惜。模具企業(yè)必須利用最新的技術(shù)，在最短的時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)出高質(zhì)量坯公、低成本酷匹、高附加值的產(chǎn)品，以最快的速度響應(yīng)和投放市場(chǎng)一宁。這就需要改變傳統(tǒng)模具產(chǎn)品設(shè)計(jì)方式距痪，采用現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)药蜻，模具現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)是基于知識(shí)的設(shè)計(jì)替饿，它要綜合利用現(xiàn)代管理视卢、控制据过、系統(tǒng)工程妒挎、仿真、信息建模鳞芙、人工智能防弧、數(shù)據(jù)庫(kù)以及網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)，將模具產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的信息流有機(jī)集成氯也，并模擬出模具產(chǎn)品未來(lái)的性能饮估，以及模具制造全過(guò)程對(duì)模具產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響殴据，從而做出正確的決策與設(shè)計(jì)方案论赋。

　　模具產(chǎn)品制造是典型的單件小批量、離散型生產(chǎn)钉答。傳統(tǒng)模具產(chǎn)品開(kāi)發(fā)從設(shè)計(jì)数尿、試制到產(chǎn)品上市周期太長(zhǎng)惶楼，設(shè)計(jì)過(guò)程中難以與用戶(hù)進(jìn)行交流歼捐，難以及時(shí)聽(tīng)取用戶(hù)的意見(jiàn)，難以考慮可制造性和可裝配性贷盲，很難全面考慮安全巩剖、維護(hù)等方面的要求佳魔，不能綜合考慮生產(chǎn)、時(shí)間以及費(fèi)用等相互制約條件的限制两猛，更談不上考慮整個(gè)模具產(chǎn)品壽命周期的諸多問(wèn)題敛档。應(yīng)用CAD技術(shù)必須在模具產(chǎn)品圖紙全部出來(lái)之后逐次，才能與用戶(hù)進(jìn)行交流性谬。此外，圖紙上的模具產(chǎn)品因缺乏直觀性阶徒，有時(shí)模具產(chǎn)品制造之后才能發(fā)現(xiàn)諸多問(wèn)題虚育，造成模具產(chǎn)品不能符合用戶(hù)的要求，既影響交貨期衣式，又增加成本，有時(shí)甚至影響客戶(hù)關(guān)系及市場(chǎng)占有率弱卡。

　　二婶博、模具虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造概念的提出

　　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)集成了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)凡人、多媒體、人工智能叹阔、網(wǎng)絡(luò)挠轴、多傳感器耳幢、并行處理等技術(shù)的最新研究成果岸晦。實(shí)時(shí)的三維空間表現(xiàn)力罪焰、人機(jī)交互的操作環(huán)境能給人帶來(lái)身臨其境的感受。隨著際互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及风承，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)必將成為現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)的主流和標(biāo)準(zhǔn)暴喂。模具虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在模具產(chǎn)品制造中的應(yīng)用或?qū)崿F(xiàn)铝琐。它是模具現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)環(huán)境和制造環(huán)境的計(jì)算機(jī)內(nèi)部映射，是虛擬制造的重要內(nèi)容瑟毡。模具虛擬制造是以仿真技術(shù)伸果、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等為支撐跪篷，對(duì)模具設(shè)計(jì)刊搁、加工、裝配桃姐、維護(hù)經(jīng)過(guò)統(tǒng)一建模形成虛擬的環(huán)境、虛擬的過(guò)程苹粟、虛擬的產(chǎn)品。

　　三嵌削、模具虛擬產(chǎn)品現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的構(gòu)造

　　1．構(gòu)造模具虛擬產(chǎn)品現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)框架

　　軟件方面包括造型望艺、視覺(jué)仿真苛秕、對(duì)象控制、音頻空間化和連網(wǎng)軟件荣茫。造型軟件用來(lái)定義虛擬的環(huán)境想帅，即物理及行為特征。視覺(jué)仿真軟件對(duì)虛擬的環(huán)境作實(shí)時(shí)渲染啡莉。對(duì)象控制是用來(lái)控制對(duì)象狀態(tài)以及虛擬的環(huán)境交互的軟件框架港准。音頻空間化軟件是根據(jù)三維虛擬環(huán)境產(chǎn)生聲源的工具浅缸，可以放在與用戶(hù)在真實(shí)空間相對(duì)應(yīng)的位置的軟件。

　　軟件方面采用三維虛擬現(xiàn)實(shí)開(kāi)發(fā)軟件WTK,其功能強(qiáng)大近沐，支持各種虛擬現(xiàn)實(shí)輸入庵坛、輸出工具設(shè)備，從最簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)到6個(gè)自由度的輸入設(shè)備恼睹，從計(jì)算機(jī)顯示器到具有位置跟蹤的頭戴式立體顯示器，用戶(hù)可以在短期內(nèi)建立起實(shí)時(shí)的三維圖形應(yīng)用系統(tǒng)。

　　硬件方面包括計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)狞衷、顯示器剩耸、位置/方向跟蹤器、三維(六維)輸入裝置和立體發(fā)生器久耍。計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)視覺(jué)仿真士宏；位置/方向跟蹤器具有當(dāng)信息輸入到應(yīng)用程序時(shí)，用來(lái)跟蹤頭部椭皿、手掐悄、工具的位置及方向的功能；三維(六維)輸入裝置使用戶(hù)可以與應(yīng)用程序或虛擬空間中的對(duì)象進(jìn)行交互刻渔。

　　2．模具虛擬產(chǎn)品系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)路線(xiàn)

　　利用WTK良好的面向?qū)ο筇摂M開(kāi)發(fā)環(huán)境帅刀，建立模具虛擬產(chǎn)品設(shè)備實(shí)例、顯示設(shè)置婿斥、碰撞檢測(cè)劝篷、裝載文件幾何對(duì)象、動(dòng)態(tài)生成幾何對(duì)象民宿、規(guī)定對(duì)象行為及控制渲染等娇妓。以上功能由表及里1000多C語(yǔ)言函數(shù)、20多個(gè)類(lèi)完成活鹰。在Windows系統(tǒng)VC++環(huán)境下哈恰，利用WTK及圖形庫(kù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，從較低層次控制虛擬開(kāi)發(fā)環(huán)境的創(chuàng)建志群，在WTKR9中通過(guò)Wtvrm12.dll調(diào)用虛擬現(xiàn)實(shí)造型語(yǔ)言VRML2着绷，從而實(shí)現(xiàn)高層次與ObjectARX的集成開(kāi)發(fā)創(chuàng)建。

　　函數(shù)調(diào)用方法:Wtobject-type-founction-to-do锌云。用add來(lái)加入仿真循環(huán)荠医；用Wtsensor-new(…來(lái)建立傳感器；用“universe"管理仿真桑涎；"u-niverse”中包括產(chǎn)品幾何對(duì)象和傳感器對(duì)象彰莲。產(chǎn)品幾何對(duì)象采用CAD系統(tǒng)建模，并將對(duì)象用DXF或WTK文件存儲(chǔ)烈瘸。利用WTK提供“viewpofnt”對(duì)象泳疗，允許用戶(hù)設(shè)定一些產(chǎn)品觀察參數(shù)，進(jìn)行多視點(diǎn)觀察虛擬場(chǎng)景范般，利用跟蹤傳感器動(dòng)態(tài)改變視點(diǎn)驹莽。

　　3．WrK虛擬環(huán)境下VRMI與CAD集成

　　三維CAD設(shè)計(jì)模具產(chǎn)品時(shí)，可以將模具產(chǎn)品的三維圖形直接轉(zhuǎn)換成VRML2.0格式钟展。設(shè)計(jì)人員只要將組成模具產(chǎn)品的各個(gè)部分通過(guò)VRML語(yǔ)句有機(jī)地連接在一起烙巩，就可以完成模具產(chǎn)品的交互式三維圖形程序設(shè)計(jì)。在目前的CAD系統(tǒng)基礎(chǔ)上，將CAD數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換為虛擬場(chǎng)景距堂，保存為VRML格式瓤危，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景編輯的可視化，可從任意角度觀察模具產(chǎn)品的設(shè)計(jì)效果慷境。并允許設(shè)計(jì)者修改位置發(fā)生干涉、安裝部位的結(jié)構(gòu)不滿(mǎn)足要求的模具部件蛾趣。

　　VRML2.0可以描述模具三維體的形狀冗懦、力學(xué)性能以及聲音等，通過(guò)對(duì)虛擬模具的凸仇祭、凹模等主要部件特性的定義披蕉，可進(jìn)行應(yīng)力、應(yīng)變乌奇、強(qiáng)度及剛度分析計(jì)算没讲，使計(jì)算結(jié)果可視化。在虛擬環(huán)境中礁苗，通過(guò)對(duì)計(jì)算值的動(dòng)態(tài)顯示爬凑，使設(shè)計(jì)者不斷修改、完善設(shè)計(jì)參數(shù)试伙，進(jìn)而提高設(shè)計(jì)質(zhì)量嘁信。

　　四、結(jié)束語(yǔ)

　　在模具產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用WTK虛擬現(xiàn)實(shí)軟件環(huán)境疏叨，借助VRML語(yǔ)言進(jìn)行虛擬模具產(chǎn)品設(shè)計(jì)潘靖，是設(shè)計(jì)模式的二次革命。當(dāng)然蚤蔓，模具虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的研究還是起步階段泛汁，把虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境與CAD系統(tǒng)相結(jié)合，代表著未來(lái)模具新產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的發(fā)展方向陶焙。

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