引言
   
    傳統設計是根據產品的使用性能和設計要求，在圖紙上進行設計，這樣就要求設計者有一定的經驗，在設計過程中，預先要考慮到設計中存在的裝配干擾和設計不到位等問題，而這些問題往往只能在產品開發后期或最終產品試制和裝配中才會暴露出來，而這時候往往所有的零件都制造出來了。這樣在產品開發設計過程中，一般的情況下，設計零件，再裝配成產品，這樣如果發現零件有問題或不足，就要重新設計，這樣設計中涉及的零件太多了，難免會有疏漏，如果是零件已經生產了，問題就更嚴重了。這樣的設計和制造不能保證產品生產的質量，而且產品的開發效率低、耗時、費用高，無法適應當前激烈的市場競爭。為了解決這些問題，可以運用虛擬制造技術，這在新產品的開發中尤為重要。
   
    1 虛擬制造技術的概念
   
    虛擬制造技術是在產品設計過程中，為了加快產品設計制造的效率、時間，通過使用三維造型軟件及進行裝配過程的模擬，在虛擬環境下對計算機數據模型進行模擬分析的一項計算機輔助設計技術。利用虛擬制造技術，技術人員不必等待零件的全部制造出來，可以建立零件的模型，對這些模型進行虛擬裝配，并檢查零部件之間的裝配間隙和干涉，檢查裝配狀態，及時發現錯誤，若零件不符合要求，可以在計算機里方便地更改模型，并重新生成模型和自動更新相關的零部件圖和裝配圖，從而實現設計、裝配和制造檢驗的協調統一。通過虛擬制造技術，可以縮短產品的開發周期，有利于提高產品的質量和可靠性，有利于降低產品開發成本，提高企業的競爭力。本文基于ProlEngineer2001,采用虛擬制造技術，進行了一個新產品的開發。
   
    2開發產品的原理
   
    某家廣告公司要求開發設計一個新產品，要求產品用一組畫幅連續展示公司所需要的廣告和宣傳內容，同時要求播放與畫幅內容相配的語音解說，同時產品的生產成本要低。故該產品采用常規的機械傳動方案，主要是由電機驅動，通過帶傳動、齒輪減速，帶動畫帶驅動軸轉動，以實現畫帶播放;同時，電機驅動，通過帶傳動、齒輪多級減速，以達到播放磁帶的轉速，以保證播放質量。該產品的難點在于:要求畫帶播放和語音磁帶播放兩者之間保持嚴格的播放關系，還要有倒帶重復播放功能，并要求具有很好的抗干擾性，所以開發該產品的工作主要集中在機械機構的設計和控制系統的設計創新。產品的設計任務重，設計時間短，可以采用虛擬制造技術，以求短時間里完成這個新產品的開發設計。
   

    3虛擬制造技術的應用
   
    ProIENCTNEER是美國參數技術公(Parametric Technology  Corporation)推出以參數化為基礎、以三維造型為設計模式的CADICAEICAM集成軟件，具有造型設計、零件設計、裝配設計、二維工程圖制作、結構分析等功能，廣泛應用在機械設計、機械制造和模具設計制造等生產實踐中。產品的設計都可以完全在三維模型上完成，形象直觀。由于軟件具有單一的數據庫，在整個設計過程中，任何一處變化，整個設計都隨之變化。故應用ProIENGINEER進行虛擬制造。
   
    3.1虛擬制造的產品設計
   
    該產品有大量的齒輪、帶輪、相對應的控制鍵，這些零件存在著許多相似性，可以把這些相似的零件稱為零件族。零件族在設計、工藝、加工上也是有一定的相似性的。運用ProIENGINEER很容易實現這種零件族設計。先設計出一個基本零件，在這個基礎上確定一組設計參數來控制零件的尺寸和拓撲關系，通過系列尺寸來自動生成零件的三維模型，從而實現機械產品的系列化創建。如圖2所示。
   

3.2虛擬制造的產品裝配
   
    產品零件設計完成后，要把這些零件的組裝起來，以實現產品功能，達到產品的要求，這就要求零件之間的裝配合理準確，基于Pro/ENGINEER平臺的動態虛擬裝配可以很好地解決這個問題。根據設計要求進行裝配。我們用匹配、對齊、插入、相切等命令來完成零件的裝配設計。我們只要定義出相關零件之間的關系，系統就根據給出的約束要求，將各零件裝配到位。如果改變原有設計，與之相關的裝配位置也隨之改變。裝配方法分為;Top-down自頂向下的設計模式和Bottom-up自底向上的設計模式。Bottom-up白底向上的設計模式的主要思路是先設計零件，在將這些零件進行裝配。Top-dow。自頂向下的設計模式更符合產品的開發過程，從功能建模開始，根據產品的功能要求和設計約束，來確定零件的初步設計模型，再進行修改、細化、完善點和各自的適用場合。由于本開發設計產品的過程中，借鑒了現成的單放機，并采用其大致的機構和零件，故采用Bottom-up設計模式。同時，畫帶播放部分和整個控制部分的結構設計是創新設計，采用Top-down設計模式，這樣結合兩種設計模式，進行裝配設計。如圖3所示。
   

    3.3虛擬制造的產品檢驗
   
    整體裝配設計過程中和裝配設計完成后，可以通過Pro/ENGINEEA自動監測零部件之間的配合和干涉情況，確定其中是否存在偏離和干涉情況，裝配過程中裝配次序是否可行，其中可以通過動畫來對裝配好的產品進行運動功能檢驗。一旦發現有干涉和配合不合理的現象，可以方便地返回三維零部件狀態，進行零部件修改，零部件修改后，裝配體相應的零部件隨之改變。在整個裝配設計過程，還可以通過改變視角，給零部件著色或根據情況把某些不重要的零部件隱藏起來，如圖4。用這些方法可以提高設計的準確性，又可以實現設計思想的直觀性。
   

    3.4虛擬制造的產品完善
   
    整個產品設計完成，可以用動畫或爆炸圖的形式給客戶展示開發產品的運動和結構功能.并且可以直接讓客戶參與進來，對產品的功能和結構進行一些合理的改進和完善。當然，也可以在和客戶相溝通的情況下，對產品的外形和色彩進行一些設計，如圖5。總之，在產品生產之前，可以通過Pro/ENGINEER進行虛擬制造，盡量完善自己開發的產品設計，加快產品的開發設計時間。
   
    4結論
   
    虛擬制造是通過計算機對產品進行三維造型建模，對產品裝配過程和裝配結構進行分析和仿真，評估和預測產品模型，完成產品的開發設計，不需要實際產品支持。應用Pro/ENGINEER進行虛擬制造，這為新產品開發設計與生產帶來了方便，加快產品的開發設計時間，降低了開發設計的成本，為機械等制造行業帶來了良好的經濟效益及其產品的競爭力。