在分析傳統(tǒng)模具產(chǎn)品設(shè)計(jì)中存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上鸠头，利用虛擬現(xiàn)實(shí)和虛擬原型技術(shù)及理論百匆，進(jìn)行模具虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)鼻弧，提出應(yīng)用WTK虛擬環(huán)境開(kāi)發(fā)程序，實(shí)現(xiàn)與CAD的集成和數(shù)據(jù)共享暇屋，極大地提高模具企業(yè)加入WTO后新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力似袁。

　　一、引 言

　　隨著經(jīng)濟(jì)全球化及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈咐刨，模具產(chǎn)品設(shè)計(jì)正面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)昙衅。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)量定鸟、低成本而涉、高附加值的產(chǎn)品，以最快的速度響應(yīng)和投放市場(chǎng)联予。這就需要改變傳統(tǒng)模具產(chǎn)品設(shè)計(jì)方式啼县，采用現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)，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)偏团，它要綜合利用現(xiàn)代管理献凫、控制、系統(tǒng)工程库忽、仿真攘宗、信息建模、人工智能蛉渡、數(shù)據(jù)庫(kù)以及網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)社芳，將模具產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的信息流有機(jī)集成，并模擬出模具產(chǎn)品未來(lái)的性能旧毯，以及模具制造全過(guò)程對(duì)模具產(chǎn)品設(shè)計(jì)的影響肢构，從而做出正確的決策與設(shè)計(jì)方案。

　　模具產(chǎn)品制造是典型的單件小批量战钾、離散型生產(chǎn)踪钞。傳統(tǒng)模具產(chǎn)品開(kāi)發(fā)從設(shè)計(jì)、試制到產(chǎn)品上市周期太長(zhǎng)辖嫁，設(shè)計(jì)過(guò)程中難以與用戶(hù)進(jìn)行交流泼司，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暖眼，很難全面考慮安全惕耕、維護(hù)等方面的要求，不能綜合考慮生產(chǎn)诫肠、時(shí)間以及費(fèi)用等相互制約條件的限制司澎，更談不上考慮整個(gè)模具產(chǎn)品壽命周期的諸多問(wèn)題。應(yīng)用CAD技術(shù)必須在模具產(chǎn)品圖紙全部出來(lái)之后栋豫，才能與用戶(hù)進(jìn)行交流挤安。此外谚殊，圖紙上的模具產(chǎn)品因缺乏直觀性，有時(shí)模具產(chǎn)品制造之后才能發(fā)現(xiàn)諸多問(wèn)題蛤铜，造成模具產(chǎn)品不能符合用戶(hù)的要求嫩絮，既影響交貨期，又增加成本围肥，有時(shí)甚至影響客戶(hù)關(guān)系及市場(chǎng)占有率剿干。

　　二、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)虐先、多媒體怨愤、人工智能、網(wǎng)絡(luò)徘涤、多傳感器、并行處理等技術(shù)的最新研究成果眷赂。實(shí)時(shí)的三維空間表現(xiàn)力想受、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)的普及屑墓，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)谱累。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)。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)部映射奏炸，是虛擬制造的重要內(nèi)容谒电。模具虛擬制造是以仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等為支撐芹菱，對(duì)模具設(shè)計(jì)冗呀、加工、裝配桩垫、維護(hù)經(jīng)過(guò)統(tǒng)一建模形成虛擬的環(huán)境钠锉、虛擬的過(guò)程、虛擬的產(chǎn)品西轩。

　　三员舵、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、視覺(jué)仿真藕畔、對(duì)象控制马僻、音頻空間化和連網(wǎng)軟件。造型軟件用來(lái)定義虛擬的環(huán)境注服，即物理及行為特征韭邓。視覺(jué)仿真軟件對(duì)虛擬的環(huán)境作實(shí)時(shí)渲染。對(duì)象控制是用來(lái)控制對(duì)象狀態(tài)以及虛擬的環(huán)境交互的軟件框架祠汇。音頻空間化軟件是根據(jù)三維虛擬環(huán)境產(chǎn)生聲源的工具仍秤，可以放在與用戶(hù)在真實(shí)空間相對(duì)應(yīng)的位置的軟件熄诡。

　　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，支持各種虛擬現(xiàn)實(shí)輸入诗力、輸出工具設(shè)備凰浮，從最簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)到6個(gè)自由度的輸入設(shè)備，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苇本，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)渡铲。

　　硬件方面包括計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)、顯示器号嵌、位置/方向跟蹤器楞澳、三維(六維)輸入裝置和立體發(fā)生器。計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)視覺(jué)仿真;位置/方向跟蹤器具有當(dāng)信息輸入到應(yīng)用程序時(shí)捣雪，用來(lái)跟蹤頭部堡扳、手、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)行交互延懂。

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

　　利用WTK良好的面向?qū)ο筇摂M開(kāi)發(fā)環(huán)境侄脂，建立模具虛擬產(chǎn)品設(shè)備實(shí)例、顯示設(shè)置昵壁、碰撞檢測(cè)烫毡、裝載文件幾何對(duì)象、動(dòng)態(tài)生成幾何對(duì)象坠地、規(guī)定對(duì)象行為及控制渲染等弄萨。以上功能由表及里1000多C語(yǔ)言函數(shù)、20多個(gè)類(lèi)完成圾纤。在Windows系統(tǒng)VC ++環(huán)境下瓣颅，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)建轿曙，在WTK R9中通過(guò)Wtvrm12. dll調(diào)用虛擬現(xiàn)實(shí)造型語(yǔ)言VRML2弄捕，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导帝。用add來(lái)加入仿真循環(huán);用Wtse ns or -new(…來(lái)建立傳感器;用“unive rse管理仿真; u-niverse”中包括產(chǎn)品幾何對(duì)象和傳感器對(duì)象守谓。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)您单。利用WTK提供“viewpofnt”對(duì)象斋荞，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)景虐秦，利用跟蹤傳感器動(dòng)態(tài)改變視點(diǎn)平酿。

　　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格式悦陋。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)地連接在一起蜈彼，就可以完成模具產(chǎn)品的交互式三維圖形程序設(shè)計(jì)筑辨。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)景究油，保存為VRML格式殊精，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)效果迹匈。并允許設(shè)計(jì)者修改位置發(fā)生干涉诽檬、安裝部位的結(jié)構(gòu)不滿(mǎn)足要求的模具部件。VRML2. 0可以描述模具三維體的形狀帚孔、力學(xué)性能以及聲音等殿扮，通過(guò)對(duì)虛擬模具的凸、凹模等主要部件特性的定義泉档，可進(jìn)行應(yīng)力篓围、應(yīng)變、強(qiáng)度及剛度分析計(jì)算健需，使計(jì)算結(jié)果可視化嘲绷。在虛擬環(huán)境中，通過(guò)對(duì)計(jì)算值的動(dòng)態(tài)顯示勤适，使設(shè)計(jì)者不斷修改、完善設(shè)計(jì)參數(shù)钝尸，進(jìn)而提高設(shè)計(jì)質(zhì)量括享。

　　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)境珍促，借助VRML語(yǔ)言進(jìn)行虛擬模具產(chǎn)品設(shè)計(jì)铃辖，是設(shè)計(jì)模式的二次革命。當(dāng)然猪叙，模具虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的研究還是起步階段娇斩，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)展方向穴翩。

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