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虚拟样机技术论文范文1
中图分类号：G424.2文献标志码：B
0引言
虚拟样机技术以其高效率和低成本，在机械产品设计中得到越来越广泛的应用.通过对机械产品的虚拟样机建模和仿真分析，可以快速、准确地获取机械产品的性能，从而验证设计指标并评价设计结果[1].作为目前世界领先的机械系统动力学分析软件，Adams以其公认的优越性被越来越多的工程技术人员和科研人员所应用，在机械系统设计和分析领域发挥重要作用.
笔者多年来一直探索如何使学生在课程学习中了解和掌握Adams这一先进软件.在“机械原理”课程[2]的教学中，已有一些教师进行有益的探索——将Adams用于机构分析[3-6]，获得良好的效果.在“机械原理课程设计”课程中，有些教师也将Adams应用其中——学生在设计机构运动方案时，应用Adams对设计结果进行验证[7-9].这些尝试为“机械原理”课程注入新的教学内容和教学方法，加深学生对机构学知识的理解.但总体来看，这些尝试还停留在个别教师的教学改革试点层次，缺少Adams与课程内容融合的整体规划和实施方案.本文从本科生课程和研究生课程2个方面介绍北航在Adams教学中的一些尝试.
1Adams在本科生教学中的应用
机械原理课程的研究对象为机器和机构，如何在课堂上将机器和机构运动起来，成为提高学生学习兴趣和扎实掌握相关理论的关键.传统的教学方法只能依靠教师的讲解，将静止的机器和机构“动”起来，不直观；一些设计分析结果也无法实际展示和验证，在很大程度上影响学生对问题的理解和对知识的掌握；此外，虽然学生学习很多的经典理论，但在工作不会应用，导致理论与应用脱节.
为此，自2003年以来，北航机械原理教学团队以Adams为平台，将虚拟样机技术与课程的机构以及机构系统的分析与设计内容有机结合，不仅使静止的机构图形运动起来，提高学生的学习兴趣，增强对问题的深刻理解，而且使学生初步掌握虚拟样机这一先进技术，为持续、快速地进行机构创新设计与分析奠定基础.在课堂教学过程中，以教师为主导，通过虚拟样机的建立和仿真，对涉及的机构学问题给予直观、生动的诠释.学生则利用课余时间，通过上机练习来熟悉和掌握虚拟样机技术.
1.1课堂教学
3结束语
探索和总结本科生的“机械原理”课程与Adams有机结合的内容和实现方法，进一步探讨在研究生阶段开设针对学习Adams的“产品设计与虚拟样机”课程的教学内容、教学方法和教学成果等.在高校开展Adams的学习和应用教学，虽然取得一定的成果，但总体来看，仍处于探索阶段，希望通过同行的共同努力，在相关行业的支持下，不断地深入和推广下去.
参考文献：
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虚拟样机技术论文范文2
车辆模拟器具有工况设置方便、试验重复性好、安全性高等优点,在驾驶培训、车辆新产品的研究和开发、人—车—环境试验中有着重要作用,良好的车辆运动模拟技术是车辆模拟器质量的保障。本文以“车辆人—机—环境模拟器”项目为依托,围绕车辆模拟器运动模拟技术中三维虚拟道路建模、车辆动力学建模与仿真、动感模拟算法等展开研究。提出了随机激励路面轮廓三维高程数据生成方法;对Vortex车辆动力学建模特别是车辆悬架参数的设置进行阐述,并给出了车辆动力学仿真的实例;提出了基于六自由度平台杆长的模糊自适应动感模拟算法,最后建立了车辆动力学、动感模拟算法与六自由度平台虚拟样机组成的车辆模拟器开发综合仿真平台。 论文阐述了项目中车辆模拟器的组成及工作原理,阐述了模拟器运动感觉模拟的机制,对模拟器运动系统做了详细的介绍,为车辆模拟器运动模拟技术奠定基础。
给出了车辆模拟器三维虚拟道路建模所需的路面轮廓数据和路形数据建模和生成方法,为车辆动力学仿真提供路面激励数据。利用路面不平度二维功率谱密度的表达式,通过二维傅里叶逆变换法得到了路面轮廓不平度三维路面高程数据生成方法,生成的高程数据的功率谱特性和各向同性特性均优于已有方法。推导了路面轮廓中包含的随机瞬态成分的空间位移特征与路面等级的关系,提出了三维空间内随机瞬态成分生成方法。根据道路路形特征给出了三维空间曲线道路建模方法,并采用线切割方法将道路与地形进行了融合。
阐述了Vortex车辆动力学建模的方法和流程,针对Vortex车辆动力学参数化建模的特点,设置不同的悬架参数,进行车辆行驶平顺性和稳定性仿真,然后进行结果分析对比。对不同路面类型以及各种车辆运动的典型工况进行了动力学仿真,为动感模拟算法的设计和优化提供数据支持。 针对经典动感模拟算法参数不能在线实时调整而导致平台空间利用率低的问题,在经典动感模拟算法和基于平台单自由度约束的模糊自适应动感模拟算法的基础上,提出了基于平台杆长约束的模糊自适应动感模拟算法。
首先解决了动感模拟算法中输入信号预处理、倾斜角速度限制环节处理以及自由度解耦等几个问题,然后提出了模糊自适应算法的原理与模糊自适应规则,并对几种动感模拟算法进行了仿真分析对比,结果显示基于平台杆长约束的模糊自适应动感模拟算法具有参数调节简单意义明确、调节作用平滑无冲击、不需要考虑多自由度之间耦合作用的优点,能充分利用平台的运动空间而提高动感模拟逼真度。
建立了车辆动力学、动感模拟算法、六自由度平台虚拟样机的Vortex、Simulink、 ADAMS联合仿真系统。首先阐述了联合仿真系统的组成、原理及作用,然后建立了六自由度平台ADAMS虚拟样机模型,并将其与Simulink相联接。以动感模拟运动的可视化与数据监控以及蛇形试验专用动感模拟算法为例,对联合仿真系统的应用进行了举例说明。
虚拟样机技术论文范文3
[关键词]排气歧管 CAE 有限元分析 优化
[中图分类号]TK403 [文献标识码]A [文章编号]1009-5349（2014）11-0079-02
排气歧管是车辆内燃机排气系统中的重要组成部分，对内燃机的动力性、经济性和排放均有影响。因此，在车辆维修时，它是很难检测到由于高的内燃机的排气背压内燃发动机功率发挥不足或内燃发动机不能正常工作。本论文针对内燃机排气管路中造成排气阻力的成因进行分析，为生产、安装提供结构优化，通过一些数据分析的排气管线的安装尺寸、方法和结构的优化，减少排气管线出现的反压现象引起的排气气体湍流，有效降低高内燃机排气背压的情况下，保证内燃机稳定工作。
一、研究对象
本文选用FB4105防爆柴油机的研究对象为排气歧管。FB4105防爆柴油机的主要技术参数有：转速2300r/min、净重350kg、防爆净功率40KW、总排量2.5L。
边界条件的排气系统数学模型包括：
（1）入口边界条件是：根据发动机排量和速度给定的入口速度V=12.06m/s，根据发动机废气排放温度给定入口温度600℃，根据给定的速度和湍流强度0.3MPa入口处入口结构的价值。
（2）出口边界条件：针对出口压力的条件下，假设出口压力是大气压力。
（3）壁面边界条件：壁面边界条件为无滑移速度边界条件。
二、虚拟样机模型
根据测绘数据，应用UG软件建立排气歧管的三维模型（图1：排气歧管三维模型），从三维模型图中抽取出气道三维图（图2：排气歧管气道三维模型）。
图1 FB4105排气歧管三维模型
图2 排气歧管气道三维模型
三、CAE有限元分析
CAE模块是3d应用UG软件中的一个有限元分析模块，从订单的产品、设计、开发，综合传统的经验设计和稳流试验台的试验和错误的方法，改进的虚拟开发。在虚拟环境下设计实现了虚拟样机开发的数字仿真方法的产品性能评价过程、优化和修正，从根本上改变了传统的设计思想，减少不必要的原型机生产，降低产品设计成本，缩短产品的设计周期。
UG高级仿真模块提供对许多行业标准解算器的无缝、透明支持，这样的解算器有NX Nastran、ANSYS等。如高级仿真模块使用该解算器来处理所有网格划分、边界条件和解法，还可以求解模型并直接在结算过程中查看结果。高级仿真模块除提供基本设计仿真中的功能外，还具有高级分析解算流程的其他功能：
（1）高级仿真有独特的数据结构。
（2）高级仿真有很强的网格划分功能。
（3）高级仿真有灵活的几何体设计方法。
（4）高级仿真中有NX传热解算器和NX流体解算器。
按照要求用UG软件打开排气歧管气道三维模型，点击高级仿真模块，新建FEM（Finite Element Modeling）模型，求解器为NX Thermal/Flow，分析类型为Coupled Thermal-Flow（耦合热流），材料赋予Air（空气），采用四面体网格进行划分，单元格选为5，共划分有41197个网格单元。图3为创建的排气歧管气道三维模型网格图。
图3 排气歧管气道三维模型网格图
四、CAE有限元计算结果及分析
按照内燃机的点火顺序（1缸―3缸―4缸―2缸），分别加载边界条件，对1缸、2缸、3缸和4缸的气道进行流体模拟分析，从结果可见，流道发生拐弯及弯曲的形状都会影响气流，从优化前的图5、图6、图7及图8上可以看出，每个排气工作时，对当前管到出口的拐弯处，有一块区域的气流产生的紊流现象很明显，壁面受气流的冲击也比较大;当前工作缸的气流对后面的气道没有产生影响，但是对前面的气道均产生了影响。
五、小结
从FB4105排气歧管的数值模拟和分析可以基本上满足光滑排气的要求，强烈的涡流区没有出现在管内，只有极少部分涡流现象在管道的弯曲处出现。为了提高通道的气流速度的均匀性，对原结构进行改善，将在管道弯曲处设计添加圆角。仿真结果表明，原来存在的湍流现象显著降低了，并且对排气气缸后面的气道也没有影响，气道形状设计更加科学合理。
【参考文献】
虚拟样机技术论文范文4
（武汉商学院 湖北 武汉 430056）
摘 要：文章以UG软件为设计平台，以伸缩绘图桌为典型案例，应用虚拟设计技术，完成该伸缩绘图桌各零件的三维实体设计、横向伸缩机构、纵向伸缩机构以及升降机构三个部分虚拟装配和整个伸缩绘图桌的虚拟装配。
关键词 ：UG；伸缩；绘图桌；虚拟设计
中图分类号：TH122 文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1665－2272．2015．05．041
*基金项目：湖北省高等学校2014年省级大学生创新创业训练计划项目“一种新型绘图桌的研制”（项目编号：201411654010）；武汉商学院2014年大学生创新创业训练计划项目“新型绘图桌的设计研究”（项目序号：8）。
收稿日期：2015－01-15
0 引言
通常，机械制图的课堂教学，以学生画小图为主，缩小绘图桌的尺寸，可以在有限的教室里面，放置更多的绘图桌，容纳更多的学生进行手工绘图，充分利用教室面积。在进行机械设计课程设计时，需要分组小班教学并且绘制大图，这时需要在教室里放置大绘图桌进行教学。新型绘图桌尺寸可调，可根据学校实际教学需要合理使用绘图桌，同时又方便学生进行绘图。
伸缩绘图桌通过伸缩机构调整绘图桌的纵、横向尺寸，以满足A0、A1图板的放置要求，实现不同规格图板可使用同一绘图架的目的。伸缩绘图桌通过升降机构调整绘图桌的高度尺寸，并可调整前、后支撑脚的高度实现图板倾斜放置，以适应不同学生绘图的方便性。
伸缩绘图桌具有折叠功能，在需要存放或搬移时，可折叠放置，节省空间，方便移动。
UG软件是集CAD／CAE／CAM，计算机辅助设计、计算机辅助分析以及计算机辅助制造于一体的三维参数化软件，被广泛地应用于航空、航天、汽车、通用机械和电子等工业领域。
本文基于UG平台的虚拟设计技术，完成伸缩绘图桌各零件的三维建模设计，虚拟装配，在虚拟样机装配过程中，对装配进行干涉检测，以及时发现设计中的问题，在虚拟设计环境中对设计缺陷进行修正，对设计思路进行优化，以降低实际制造出现问题的风险，从而使伸缩绘图桌一次性制造成功。伸缩绘图桌主要由横向伸缩机构、纵向伸缩机构以及升降机构组成，本文利用UG软件，首先完成横向伸缩机构、纵向伸缩机构以及升降机构的虚拟设计，最后完成绘图桌的整个虚拟样机的设计。
1 绘图桌典型零件阶梯轴的三维建模设计
伸缩绘图桌的零件主要是轴类零件和板筋类零件，在UG中绘制轴类零件和板筋类的方法基本相似，下面以绘制阶梯轴为例，阐述在UG中进行零件三维建模的一般步骤及过程。
（1）单击工具栏中新建图标，选择模型类型，建立模型模块。
（2）单击工具栏中圆柱图标，在对话框中设置圆柱体的参数。
①在【类型】下拉列表中选择【轴、直径和高度】
②在【制定矢量】下拉列表中选择圆柱的轴向方向图标；
③设定圆柱直径、高度以及中心；
④单击确定完成阶梯轴一段圆柱的建模。
（3）在【凸台】对话框中设定阶梯轴另一圆柱的相关参数。
①设置圆台的直径、 高度及锥角；
②设定圆台的放置面、选择合适的定位方法。
（4）重复以上凸台建立的步骤，生成阶梯轴的其他部分。
2 伸缩绘图桌的虚拟样机设计
伸缩绘图桌主要由横向伸缩机构、纵向伸缩机构、升降机构组成，基于UG软件设计环境的伸缩绘图桌虚拟样机设计如下。
2．1 伸缩机构
（1）横向伸缩机构。
伸缩绘图桌的横向伸缩机构如图1所示，两对伸缩套管套在空心的伸缩轴上，伸缩轴的左右两边各开设有两两对称布置的四个定位孔，用于确定A0、A1图板的横向尺寸位置，伸缩套管上有一个定位孔，当伸缩管上的定位孔与伸缩轴上的某个定位孔配对时，通过蝶形螺母和螺栓进行固定，方便拆装，可以满足放置A0或A1图板的横向尺寸。
伸缩轴上内、外侧两孔中心线沿轴线方向距离分别为A1、A0图板横向尺寸1200mm与900mm。考虑在加工和安装过程中存在的误差，以及绘图板实际尺寸误差，伸缩轴上的孔采用形似键槽的半圆头孔，可在±8mm范围内调节横向尺寸满足实际图板要求。此外，在伸缩轴的中间焊接一4mm宽圆柱形挡块，将左右两侧伸缩套管隔开（见图2）。
（2）纵向伸缩机构。
伸缩绘图桌纵向伸缩机构如图3所示，绘图桌立柱套管与立柱上分别焊接一焊接板，通过螺栓连接伸缩槽板或伸缩板，伸缩槽板上铣有一定长度的通槽，伸缩板上开有通孔，两者通过蝶形螺母和螺栓连接，螺栓在通槽里自由滑动实现绘图桌支撑脚之间纵向尺寸调整。
考虑零件制造和安装误差以及图板实际尺寸误差，纵向尺寸在图板标准宽度尺寸基础上设置了约为±10mm的调节范围，满足图板实际宽度尺寸需要。
如图4、图5所示，分别为调节后的A0、A1图板用伸缩绘图桌。
2．2 升降机构
绘图桌支撑脚的立柱套管上铣如图6所示通槽，套管内套有采用空心管的立柱支撑，立柱上开有小通孔，将立柱小孔对准立柱套管不同高度定位槽通过螺栓联接。进行高度调节时，将蝶形螺母拧松，向内侧方向转动立柱，使立柱小孔与螺栓对准立柱套管中间的竖直槽，然后将立柱沿轴线方向移动，调节到合适高度后，向外侧方向转动立柱，立柱小孔对准高度定位槽后锁紧螺母。通过此方式调整立柱套管与立柱之间的相对距离，实现绘图桌高度尺寸的调整，并且可通过调节前、后支撑脚不同高度实现图板倾斜放置。
如图7所示为A0图板倾斜放置图，此绘图桌所采用的方式为前面两立柱定于最大高度处，后面两立柱定位于最低高度，实现图板最大倾斜角度。在使用过程中，根据绘图者习惯，通过调节前、后支撑高度，将图板置于合适倾斜角度。
安装好的绘图桌，由于地面不平或绘图桌本身误差可能会导致放置不平稳，因此本设计中，在立柱下端焊接开有螺纹孔的小支撑圆柱，安装垫脚螺钉，通过调节垫脚螺钉，将图板放置平稳。
2．3 图板的放置
如图8所示，图板放置于四个支撑平板上，支撑平板与支撑套管焊接为一体，并焊接对称布置的四块筋板增加支撑可靠性，如图9所示，支撑套管套在伸缩套管上，支撑套管可在伸缩套管上绕轴线自由转动，使得当图板倾斜一定角度时，图板与支撑平板接触良好。为固定支撑平板放置的角度，在支撑套管下端开小孔，并焊接圆螺母，使用蝶形螺钉将支撑套管紧定于伸缩套管上。
为防止图板放置后左右滑动，在四个支撑平板外侧焊接挡板。此外，为防止图板倾斜放置时出现下滑现象，在绘图桌后方两个支撑平板上焊接防止下滑挡板。
2．4 折叠功能
绘图桌具有折叠功能，在搬移或者存放过程中，可将其折叠，节省空间，方便移动。图10所示为折叠后的绘图桌，此折叠方式为纵、横向尺寸及高度尺寸最小的情况，也可将立柱套管伸缩槽板和伸缩板向下旋转折叠。
2．5 伸缩绘图桌整体结构
如图11所示伸缩绘图桌整体结构，伸缩套管安装在伸缩轴上，可沿伸缩轴轴线方向自由移动，实现绘图桌横向尺寸的变化；伸缩板可沿伸缩伸缩槽板长度方向自由移动，实现绘图桌纵向尺的变化；立柱与立柱套管同轴安装，通过轴向自由移动实现绘图桌高度尺寸调节和图板倾斜角度调节。
参考文献
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（责任编辑 吴 汉）
征 稿 启 事
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虚拟样机技术论文范文5
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虚拟样机技术论文范文6
关键词：虚拟制造；表面组装技术SMT；可视化仿真
中图分类号：TP311 文献标识码：A DoI: 10.3969/j.issn.1003-6970.2012.03.025
The SMT Virtual Manufacturing Training System
PENG Zhi-cong1, LoNG Xu-ming2 Huang Ho2 Dan Mington2 Cui Xiaolu2
(1.Guangdong Electronic Academy, Guangzhou 510055, China; Southwest Jiatong University, Chengdu 610031, China)
【Abstract】 This paper discusses the advance SMT Virtual Manufacturing Training System. The SMT Manufacturing is visual simulated in a computer. the PCB design, the SMT technology, the editting of equipment soft and the visual simulation of SMT equipment are integrated by the system.
【Key words】Virtual Manufacturing; Surface Mounting Technology; Visualization Simulation
1 SMT虚拟制造
1.1 虚拟制造
虚拟制造（Virtual Manufacturing，VM）是实际制造在计算机上的本质实现，即采用计算机建模与仿真技术，在高性能计算机及高速网络的支持下，在计算机上群组协同工作，通过三维模型及动画或虚拟现实，实现产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验及企业各级过程的管理与控制等产品制造的本质过程，以增强制造过程各级的决策与控制能力。虚拟制造是对已有或未来的制造活动进行仿真，它基本上不消耗现实物质资源，所进行的过程是虚拟过程，所生产的产品也是虚拟的。
VM技术是一个庞大、复杂的新兴学科领域，其中涉及到计算机软件技术、动态数据库技术、虚拟现实技术、工厂的建模与仿真技术、并行工程等领域，如图1所示。从提出到现在的几十年间，VM技术的研究取得了很多成果。在国外，VM单一目标技术和系统已经开始应用于几十家顶级的汽车制造、航空、重工业和消费电子产品生产公司的某些部门，而且已经发挥了巨大的作用，表明了VM技术的潜力。
在国内，虚拟制造技术方面的研究只是刚刚起步，其研究也多数是在原先的CAD/CAE/CAM和仿真等基础上进行的，目前主要集中在虚拟制造技术的理论研究和实施技术准备阶段，系统地研究尚处于国外虚拟制造技术的消化和国内环境的结合上。清华大学CIMS工程研究中心虚拟制造研究室是国内最早开展虚拟制造研究的机构之一，主要进行了虚拟设计环境软件、虚拟现实、虚拟机床、虚拟汽车训练系统等方面的研究；浙江大学进行了分布式虚拟现实技术、VR工作台、虚拟产品装配等研究；西安交大和北航进行了远程智能协同设计研究；西北工业大学进行了虚拟样机的研究。国内在虚拟现实技术、建模技术、仿真技术、信息技术、应用网络技术等单元技术方面的研究都很活跃，但研究的进展和研究的深度还属于初期阶段，与国际的研究水平尚有很大的差距。我国的研究多集中于高等院校和少量的研究所，企业和公司介入的较少。
图1 虚拟制造
Fig.1 Virtual Manufacturing
1.2 SMT虚拟制造系统
在微电子组装和制造业，元器件不断的向微型化和密集化方向发展。表面贴装技术（Surface Mounting Technology，SMT）是应用最为广泛的新一代的电子组装技术，它直接将元件无导线的贴装在PCB基板上，取代了传统的插孔元件安装、导线连接。表面贴装技术可以使元器件体积更小、安装密度更大、提高可靠性和生产自动化程度。贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右，一般采用SMT之后，电子产品体积缩小40%～60%，重量减轻60%～80%。
在电子产品组装生产的传统模式中，设计一般是由设计工程师在计算机上利用多种计算机辅助设计工具来完成，生产制造则在各种数控设备(如贴装机等)上完成。每一种产品在加工之前，制造工程师首先必须对数控设备编程并反复试验，以确保操作规程的可行性和正确性，然后进行试生产，反复修改直到最后定型，再投入实际的批量生产。生产准备时间很长，投入资金很大。事实上，SMT生产线中数控设备编程所需的大多数数据完全可以从CAD系统的相关数据文件中获取，例如元件在PCB上的坐标位置、角度、物理特征参数等。这些数据量很大，也比较零乱，有些特征数据是不同数控设备都需要的，如贴装机、点胶机、在线测试设备均需要元件在PCB上的坐标位置，而实际中设计部门和制造部门却很少相互了解需求，许多信息不能共享，在企业间往往形成了两个“自动化孤岛”。随着市场竞争的加剧，产品交货周期必须缩短，生产成本必须控制，因此迫切需要在这两个“孤岛”间建立联系，虚拟制造被认为是其最好的解决方案。
2000年之后一部分高校开始在电子实践教学中增加SMT教学内容，大部分专职院校设立SMT电子制造工程专业，但无实验设备和条件，即使己购买SMT生产线的，也无资金或产品开动生产线。SMT虚拟制造系统中关健设备的虚拟样机，便于教学，同时便于企业员工职业培训。
SMT虚拟制造系统就是在计算机支持下，以仿真技术为前提，建立功能强大的虚拟制造环境，对PCB设计、组装等生产过程进行统一建模。在PCB设计阶段或组装之前，就能实时、并行地模拟出其未来组装全过程及对设计的影响，预测PCB组装的性能、成本和可制造性，从而有助于更有效、更经济灵活地组织生产，使工厂和车间的资源得到合理配置，使生产布局更合理、更有效，以达到开发周期和成本的最优化、生产效率的最高化之目的。
2 SMT虚拟制造系统设计
采用虚拟制造技术，开发出“先进电子SMT虚拟制造系统SMT-VM2011”，在电子SMT设计和制造“孤岛”间建立联系，将PCB设计、SMT生产线工艺设计、关健SMT设备编程、加工过程可视化仿真和可制造性评价系统集成，在计算机上以直观、生动、精确的方式模拟出先进电子SMT制造技术。
2.1 系统设计
根据组装对象不同，SMT有多种工艺流程，一般单面组装的典型工艺流程为：上料涂布(上焊膏或点胶)贴片再流焊清洗测试下料。SMT生产线如图2所示，主要由自动上板机、自动丝网印刷机或自动点胶机、自动贴片(装)机、自动焊接炉、自动清洗机、在线测试机和AOI测试机、自动下板机等自动化组装和测试设备组成。
图2 SMT生产线
Fig.2 SMT Production Line
2.1.1系统组成
SMT虚拟制造系统组成如图3所示，主界面如图4所示，将两个“孤岛” ――SMT设计和制造集成, 主要包括:
图3 SMT虚拟制造系统组成
Fig.3 SMT VM System
图4 主界面
Fig.4 Main window
1）PCB设计虚拟制造系统
2）SMT生产线工艺流程设计
3）关健SMT设备虚拟编程，主要包括：丝网印刷机、点胶机、贴片机、回流炉、波峰焊、AOI测试机。
4）关健SMT设备加工过程可视化仿真，主要包括：丝网印刷机、点胶机、贴片机、回流炉、波峰焊、AOI测试机。
5）可制造性评价
（1）电子产品PCB设计与制造
根椐用户设计的EDA（Protel、Mentor、OrCAD…）电路PCB文件，自动检测出用户设计的EDA电路的错误；
能3D可视化直观显示EDA设计的PCB板组装后的情况（基板、器件、焊膏、焊点、胶点），如图5所示；
图5 PCB设计静态仿真Fig.5 PCB Static simulation
模拟PCB标号Mark点示教和PCB贴片过程，并进行贴片程序顺序优化；
根据所设计的PCB板的结构，设计SMT生产线工艺流程和参数，3D动画显示SMT生产线工艺流程；
在PCB设计和制造“孤岛”间建立联系，在最短时间内为EDA最优设计提供直观依据，效率高， 成本低。
（2）电子SMT设计与制造
SMT关键设备包括：丝印机、点胶机、贴片机、回流炉、波峰
2.1.2 系统主要技术功能
SMT-VM2011系统主要技术指标如表1所示，非常适合高校高职教学和企业培训，不仅使用户进一步掌握EDA电路设计技术，更使用户掌握SMT组装技术和各种世界著名公司SMT关键设备技术。SMT-VM2011性能优，功能强，交互性强，操作性好，兴趣性高，彻底改变了传统的一把烙铁学电子的局面。焊，件机，AOI测试机，API测试机；
读入EDA设计的PCB文件，进行国际市场上主流SMT机型的摸拟编程（Yamaha、Fuji、Seimens、Panasonic、MPM、DEK、GKG、Heller、EASA、ANDA、Aleader、VATA……）；
SMT关键设备静态仿真，可缩放、旋转、平移；
按照摸拟编程CAM程序，自动进行SMT关键设备工作过程3D模拟仿真；
可进行制造性分析，在3D仿真过程中对模拟编程的错误进行检测；
在SMT关键设备编程设计和制造之间建立联系，将SMT关键设备的贴片过程在计算机上以直观、生动、精确的方式呈现出来，取代传统的试机过程，缩短开发周期、降低成本、提高生产效率。
2.2 贴片机虚拟制造系统
贴片机虚拟制造编程系统的主界面如图6所示，自动进行贴片机工作过程3D模拟仿真如图7所示。贴片机软件体系结构如图8所示，包括：模拟编程模块、贴片机3D仿真模块、贴片程序优化模块和贴装数据库模块，系统先对贴片机机型进行模拟编程，读入EDA设计文件，自动生成贴装顺序程序文件，并将数据输入到贴装数据库中；再在VC++6.0环境下采用面向对象技术和OpenGL技术，按贴片机类型自动进行3D机构组装3D仿真；最后设计生成最优化程序。
3 SMT教学培训课程和实验室建设
SMT教学培训课程教学培训大纲如表2所示。
（1）电子产品EDA设计的PCB虚拟制造实验，学时20 h。
图6 贴片机虚拟制造编程系统Fig.6 The placing VM system
图7 贴片机工作过程3D模拟仿真Fig.7 The placing 3D simulation
目的：该实验在电子设计和制造“孤岛”间建立联系，在最短时间内为EDA最优设计的数据修改提供直观依据，以达到开发周期和成本的最优化、生产效率的最高化之目的。不仅使学生进一步掌握EDA电路设计技术，更使学生了解电子产品PCB电路板是如何制造出来的。
图8 贴片机软件体系结构
Fig.6 The frame of placing softwere
内容：根椐学生设计的EDA电路PCB板图，能自动检测出学生设计的EDA电路的错误，包括电路设计错误和可制造性错误，能3D可视化直观显示EDA设计的PCB板的布局和SMT组装生产后的PCB情况；并且，模拟PCB板的SMT制造过程，设计SMT生产线工艺流程和参数，3D动画显示SMT生产线工艺流程。
（2）电子SMT制造生产线虚拟制造实验，学时30小时。
目的：让学生根据自己设计的EDA电路PCB板，设计SMT关键设备的CAM程序，并且自动3D动画模拟所设计的CAM程序驱动的设备工作过程，能实时、并行地模拟出其未来组装全过程及对设计的影响，预测PCB组装的性能、成本和可制造性。使学生掌握SMT组装技术和各种世界著名公司SMT关键设备技术。使学生了解和掌握现代先进电子大制造技术，彻底改变了传统的一把烙铁学电子的局面。
内容：首先读入EDA设计的PCB文件，进行国际市场上主流机型的SMT关键设备的摸拟编程，SMT关键设备包括：丝印机、点胶机、贴片机、回流炉、波峰焊和AOI测试机；最后按照摸拟编程CAM程序，自动进行SMT关键设备机构工作过程3D模拟仿真，并可进行制造性分析。
（3）先进电子制造创新开发实验，学时30小时。
目的：在“电子SMT虚拟制造系统SMT-VM2011” 平台上，进行针对个性化实验、SRTP（科研创新实验）、国家创新实验、电子竞赛、本科生毕业设计、研究生毕业论文等的开发实验。使学生了解和掌握国际现代电子制造的软件、控制和电子等最先进技术。
内容：开发世界著名公司SMT关键设备CAM编程软件和3D仿真软件、世界著名公司IC关键设备CAM编程软件和3D仿真软件、轨道交通电气自动化虚拟制造系统等。
4 结论
SMT-VM2011非常适合高校高职教学和企业培训，不仅使用户进一步掌握EDA电路设计技术，更使用户掌握SMT组装技术和各种世界著名公司SMT关键设备技术。SMTVM2012性能优，功能强，交互性强，操作性好，兴趣性高，彻底改变了传统的一把烙铁学电子的局面。
参考文献
[1] 龙绪明主编. 电子表面组装技术-SMT[M]. 北京：电子工业出版社，2008.11.
[2] 袁鹏，胡跃明，吴祈生等. 基于视觉的高速高精度贴片机系统的程序实现[J].计算机集成制造系统，2004，10（12）.
[3] 龙绪明主编. 先进电子制造技术[M]. 机械工业出版社，2010.10.
