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第1篇

為了便于學生更好地認識和理解虛擬制造技術(shù)，課程教學中必須結(jié)合實踐教學。因此結(jié)合學校的成形磨齒機床進行教學，向?qū)W生講解磨齒機的工作性能和用途，齒輪的磨削加工方法，以及成形磨齒法和展成磨齒法的區(qū)別，大大加深了學生對該門課程內(nèi)容的理解。在實踐教學中，讓學生根據(jù)設(shè)計任務書自己操作成形磨齒實驗臺，對齒輪進行磨削加工，學生能直觀地觀察到整個過程，加工過程中出現(xiàn)的任何問題，都能便利地隨時進行觀察檢測，從現(xiàn)場的上課情況看出，這個過程加深了學生對生產(chǎn)過程和制造系統(tǒng)的認識和理解，有利于對其進行理論升華，更好地指導實際生產(chǎn)。使學生對磨齒機的相關(guān)知識有一定的了解，對學生以后的專業(yè)課學習以及金工實習打下堅實的基礎(chǔ)。

在課程中，應用虛擬制造技術(shù)用軟件進行高階復雜修形齒面計算、砂輪截形優(yōu)化、三維磨削過程可視化、基于KBE技術(shù)的齒輪工藝參數(shù)智能化管理等技術(shù)難題，并在齒輪動態(tài)性能預測及噪聲控制軟件部分實現(xiàn)技術(shù)突破，軟件可實現(xiàn)齒輪噪音對比預測，并能優(yōu)化齒輪參數(shù)，從而達到降低齒輪運行時振動噪聲的目的，此技術(shù)大大縮短了齒輪加工工藝調(diào)整周期，并具有較好的可視化功能，得到了用戶一致青睞。通過此教學過程，拓寬了學生的視野，學習到了更多的虛擬制造技術(shù)的知識。

為了改善傳統(tǒng)的教學方法，我們在課程中采用了啟發(fā)式教學、互動式教學。啟發(fā)式教學就是通過在教材的重點、難點、疑點處創(chuàng)設(shè)一種問題情境，以引起學生的興趣和注意，并作適當啟發(fā)，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，鼓勵學生主動地、獨立地分析問題和解決問題。在成形磨齒實踐教學中，通過學生學過的知識進行引導，比如從學習過的車床、銑床等切入，進行類比講解，使沒有接觸過磨齒機的學生對此有一定的了解，介紹磨齒機發(fā)展史中的一些實例，讓學生了解到相關(guān)知識背景，啟發(fā)學生的興趣，激發(fā)了學生的求知欲。在互動式教學中，老師提出問題，然后把班級同學分成幾組，先由小組進行討論和查閱資料，然后再進行匯報，這樣可以開闊學生的思路，有助于學生自己解決問題，學生能更多參與課堂教學中，有利于學生潛能的開發(fā)，綜合素質(zhì)的提高和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

2總結(jié)

第2篇

[關(guān)鍵詞]信息化；虛擬制造；虛擬企業(yè)

為把我國建成不僅是新的世界制造中心，而且是廣泛應用先進技術(shù)的制造強國，國家對制造企業(yè)提出了宏偉目標，即要求國內(nèi)骨干企業(yè)盡快著手信息化工作，2010年到2015年大中型企業(yè)要達到國際先進的信息化制造水平。實際上，信息化不僅是政策的約束，更是市場的驅(qū)使，隨著市場經(jīng)濟全球化的進程，信息化制造將成為現(xiàn)代制造企業(yè)追求的重要目標之一。

一、信息化制造與虛擬技術(shù)

什么才是信息化制造？信息化制造是以虛擬制造和大規(guī)模定制生產(chǎn)為標準的，只有基本上實現(xiàn)了從產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)、生產(chǎn)制造和流通以至產(chǎn)品全生命周期的信息化，才算真正完成信息化工作，在此基礎(chǔ)上的先進制造模式和信息化內(nèi)容才能叫做信息化制造。

隨著計算機、自動化及網(wǎng)絡技術(shù)在制造系統(tǒng)中的應用，信息技術(shù)對制造技術(shù)發(fā)展的作用目前已占到第一位。產(chǎn)品制造過程中的信息投入，己成為決定產(chǎn)品成本的主要因素。信息技術(shù)使現(xiàn)代制造的技術(shù)含量提高，使傳統(tǒng)制造技術(shù)發(fā)生質(zhì)的變化。信息技術(shù)也促進著設(shè)計技術(shù)的現(xiàn)代化，加工制造的精密化、快速化，自動化技術(shù)的柔性化、智能化，整個制造過程的網(wǎng)絡化、全球化。

制造業(yè)要在競爭激烈的全球市場求得生存與發(fā)展，必須能夠更好地滿足市場所提出的TQCS要求，即要以最短的產(chǎn)品開發(fā)周期(Time)、最優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量（Quality）、最低廉的制造成本（Cost）和最好的技術(shù)支持與售后服務（Service）來贏得市場與用戶。為了提高競爭能力，企業(yè)應當能夠?qū)κ袌鲂枨蟮淖兓龀隹焖倜艚莸姆磻⒓皶r地對自身的生產(chǎn)做出合理的調(diào)整與重新規(guī)劃。面對不可預測、持續(xù)發(fā)展、快速多變的市場需求，企業(yè)的生產(chǎn)活動必須具有高度的柔性。計算機軟硬件技術(shù)及網(wǎng)絡技術(shù)的迅速發(fā)展為實現(xiàn)這一目標提供了強有力的支持。

基于這些因素，概念設(shè)計、并行工程、智能制造、敏捷制造等多種有關(guān)先進制造技術(shù)的新思想、新概念相繼誕生。虛擬制造（VirtualManufacture）就是其中之一，它代表了一種全新的制造體系和模式。在虛擬制造中，產(chǎn)品開發(fā)是基于數(shù)字化的虛擬產(chǎn)品開發(fā)VPD方式（VirtualProductDevelopment），以用戶的需求為第一驅(qū)動，并將用戶需求轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品的各種功能特征。VPD保證了產(chǎn)品開發(fā)的效率和質(zhì)量，提高了企業(yè)的快速響應和市場開拓能力。

虛擬技術(shù)在先進制造技術(shù)中的應用主要包括虛擬制造和虛擬企業(yè)兩個部分。

1．虛擬制造(VM)是在產(chǎn)品設(shè)計階段實時地、并行地模擬產(chǎn)品未來制造全過程及其對產(chǎn)品設(shè)計的影響，預測產(chǎn)品性能、產(chǎn)品的可制造性、產(chǎn)品的成本等，從而更有效地、柔性靈活地組織生產(chǎn)，并使新產(chǎn)品開發(fā)一次獲得成功，目的是盡量降低產(chǎn)品的成本，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和壽命，快速有效地響應瞬息萬變的市場。

虛擬制造實際上是一種計算機科學技術(shù)，以信息技術(shù)、仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)為支柱，在產(chǎn)品設(shè)計或制造系統(tǒng)的物理實現(xiàn)之前，就能使人體會到或感覺到未來產(chǎn)品的性能或者制造系統(tǒng)的狀態(tài)，從而可以做出前瞻性的決策與優(yōu)化實施方案。從本質(zhì)上講虛擬制造技術(shù)是對真實制造過程的動態(tài)模擬、仿真，是在計算機上制造數(shù)字化產(chǎn)品，經(jīng)過模擬仿真對產(chǎn)品外形設(shè)計、布局設(shè)計、加工及裝配過程達到優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計及工藝過程、優(yōu)化制造環(huán)境配置和生產(chǎn)供給計劃、優(yōu)化制造過程并改進制造系統(tǒng)的目的，用來改善各個層次的決策和控制。虛擬制造從根本上改變了設(shè)計、試制、修改設(shè)計、規(guī)模生產(chǎn)的傳統(tǒng)制造模式。在產(chǎn)品真正制出之前，在虛擬制造環(huán)境中生成軟產(chǎn)品原型代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬樣品進行試驗，對其性能和可制造性進行預測和評價，從而縮短產(chǎn)品的設(shè)計與制造周期，降低產(chǎn)品的開發(fā)成本，提高系統(tǒng)快速響應市場變化的能力。

2．虛擬企業(yè)是為了快速響應某一市場需求，將產(chǎn)品涉及到的不同企業(yè)臨時組建成為一個沒有圍墻、超越空間約束、靠計算機網(wǎng)絡聯(lián)系、統(tǒng)一協(xié)調(diào)的合作經(jīng)濟實體。虛擬企業(yè)的特點是企業(yè)的功能上不完整、地域上分散和組織結(jié)構(gòu)上非永久性，它是實現(xiàn)敏捷制造的有效手段。由于市場的全球化，企業(yè)必須不斷創(chuàng)新產(chǎn)品及優(yōu)化制造過程，快速響應客戶要求，才能取得競爭上的優(yōu)勢。同時，企業(yè)不可能也不必做每一件事、每一個部件和每一個制造過程，而必須尋找合適的合作伙伴。其最終目標是利用不同地區(qū)的現(xiàn)有生產(chǎn)資源，把它們迅速組合成一種沒有界限的、靠電子手段聯(lián)系的經(jīng)營實體，以便快速推出高質(zhì)量、低成本的新產(chǎn)品。

由于國內(nèi)外市場競爭日益加劇，科學技術(shù)發(fā)展迅速，產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快及人們對產(chǎn)品多樣化的需求增加，使得機械制造業(yè)向多品種小批量生產(chǎn)方式發(fā)展。因此，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期成為決定制造業(yè)競爭力的首要因素。而虛擬制造技術(shù)被認為是加速新產(chǎn)品開發(fā)的有效手段，它能很好地解決制造業(yè)的TQCS難題，虛擬制造技術(shù)對制造業(yè)將是一次新的革命，它的廣泛應用意義是深遠的。

二、市場化與虛擬制造技術(shù)應用

制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，它一方面創(chuàng)造價值，生產(chǎn)物質(zhì)財富和新的知識，另一方面為國民經(jīng)濟各個部門包括國防和科學技術(shù)的進步與發(fā)展提供先進的手段和裝備。在我國的經(jīng)濟騰飛中，制造業(yè)功不可沒。但是，隨著計劃經(jīng)濟體制向市場經(jīng)濟體制轉(zhuǎn)變，我國制造企業(yè)的弊端日益顯露出來。

我國制造業(yè)目前存在的五大難題：

1．產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，水平低下，主要機械產(chǎn)品中達到當代世界先進水平的不到10%；

2．生產(chǎn)集中度低，分散、重復嚴重，缺乏協(xié)作；

3．科技基礎(chǔ)薄弱，自主研發(fā)創(chuàng)新能力差；

4．企業(yè)裝備陳舊，生產(chǎn)工藝落后，精密、高效、數(shù)控設(shè)備不足10%；

5．人才培養(yǎng)后繼乏力；加之企業(yè)基礎(chǔ)管理薄弱，缺乏現(xiàn)代生產(chǎn)管理意識，在市場經(jīng)濟新形勢下顯得十分被動。

虛擬制造在工業(yè)發(fā)達國家，如美國、德國、日本等已得到了不同程度的研究和應用。在這一領(lǐng)域，美國處于國際研究的前沿。福特汽車公司和克萊斯勒汽車公司在新型汽車的開發(fā)中已經(jīng)大量應用虛擬制造技術(shù)，大大縮短了產(chǎn)品的時間；波音公司設(shè)計的777型大型客機是世界上首架以三維無紙化方式設(shè)計出的飛機，它的設(shè)計成功已經(jīng)成為虛擬制造從理論研究轉(zhuǎn)向?qū)嵱没囊粋€里程碑。

虛擬制造(VM)作為一種哲理、一種制造策略為制造業(yè)的發(fā)展指明了方向。它可以全面改進企業(yè)的組織管理工作，提高企業(yè)整體運作及全面最優(yōu)決策的效能和市場競爭力。實施虛擬制造可以打破傳統(tǒng)的地域、時域的限制，通過Internet實現(xiàn)資源共享，變分散為集中，可實現(xiàn)異地設(shè)計、異地制造，從而使產(chǎn)品開發(fā)能以快速、優(yōu)質(zhì)、低耗響應市場變化。通過分析設(shè)計的可制造性，利用有效的工具和加工方法來支持生產(chǎn)，可以大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性。企業(yè)不再需要投入大量的設(shè)備和儀器，從而避免了不必要的設(shè)備閑置，可充分利用其他企業(yè)的先進設(shè)備和儀器進行生產(chǎn)，能很好地解決一些中小企業(yè)資金短缺的難題。

但在實施虛擬制造技術(shù)過程中，雖然國家對制造業(yè)十分重視，但由于我國當前正處于體制改革過程中，多種機制并行，在資金使用時較難協(xié)調(diào)，國家也難以投入重金支持虛擬制造技術(shù)研究。應用人才短缺，企業(yè)的整體認識不統(tǒng)一，就是現(xiàn)有的科研成果都難以推廣應用，因此實現(xiàn)企業(yè)信息化制造任重而道遠，但這些并不能阻擋它的向前發(fā)展。

三、實施虛擬制造應采取的措施

1．高度重視和全面規(guī)劃。虛擬制造技術(shù)與其它的先進制造技術(shù)是相互關(guān)聯(lián)、彼此交叉的，其涉及面廣、技術(shù)難度大，研究及推廣應用需要投入大量人力、物力及資金，政府部門應從宏觀上加強對虛擬制造技術(shù)的指導，同時要使虛擬制造技術(shù)與各種先進制造技術(shù)相互銜接、協(xié)調(diào)發(fā)展。超級秘書網(wǎng)

2．加強人才培養(yǎng)和培訓工作。人是先進制造的主體，沒有高素質(zhì)的人的參與，再好的技術(shù)也發(fā)揮不了應有的作用。因此，企業(yè)領(lǐng)導應有人本思維，采用人機一體的技術(shù)路線。企業(yè)在培養(yǎng)和引進高層次、高質(zhì)量研究型、管理型和開發(fā)應用型人才的同時，大力普及CAD/CAM技術(shù)，及時推行精益生產(chǎn)、并行工程等思想和技術(shù)，全面提高企業(yè)員工的技術(shù)素質(zhì)。企業(yè)與高校應探索人才的聯(lián)合培養(yǎng)新模式，不斷增強科技創(chuàng)新能力。

3．加強關(guān)鍵技術(shù)的研究、開發(fā)和應用。虛擬制造技術(shù)包括軟件技術(shù)和硬件技術(shù)，其中建模技術(shù)、計算機仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)等是實施虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)。我國科研力量分散，建立分布式網(wǎng)絡化研究中心，以企業(yè)為主體，產(chǎn)學研相結(jié)合，重點投資與自身發(fā)展有關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)的研究，進行研發(fā)和推廣是一條值得深入探索的道路。

4．從企業(yè)實際出發(fā)，分階段實施。企業(yè)要實現(xiàn)虛擬制造，應分階段逐步實行，要做好全面扎實的基礎(chǔ)工作，應加強CAD/CAPP/CAM/NC/FMC/CAE技術(shù)的研究和推廣應用，在全面實施并行工程的基礎(chǔ)上實施虛擬制造。

第3篇

關(guān)鍵詞：虛擬制造；表面組裝技術(shù)SMT；可視化仿真

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：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虛擬制造

1.1 虛擬制造

虛擬制造（Virtual Manufacturing，VM）是實際制造在計算機上的本質(zhì)實現(xiàn)，即采用計算機建模與仿真技術(shù)，在高性能計算機及高速網(wǎng)絡的支持下，在計算機上群組協(xié)同工作，通過三維模型及動畫或虛擬現(xiàn)實，實現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗及企業(yè)各級過程的管理與控制等產(chǎn)品制造的本質(zhì)過程，以增強制造過程各級的決策與控制能力。虛擬制造是對已有或未來的制造活動進行仿真，它基本上不消耗現(xiàn)實物質(zhì)資源，所進行的過程是虛擬過程，所生產(chǎn)的產(chǎn)品也是虛擬的。

VM技術(shù)是一個龐大、復雜的新興學科領(lǐng)域，其中涉及到計算機軟件技術(shù)、動態(tài)數(shù)據(jù)庫技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、工廠的建模與仿真技術(shù)、并行工程等領(lǐng)域，如圖1所示。從提出到現(xiàn)在的幾十年間，VM技術(shù)的研究取得了很多成果。在國外，VM單一目標技術(shù)和系統(tǒng)已經(jīng)開始應用于幾十家頂級的汽車制造、航空、重工業(yè)和消費電子產(chǎn)品生產(chǎn)公司的某些部門，而且已經(jīng)發(fā)揮了巨大的作用，表明了VM技術(shù)的潛力。

在國內(nèi)，虛擬制造技術(shù)方面的研究只是剛剛起步，其研究也多數(shù)是在原先的CAD/CAE/CAM和仿真等基礎(chǔ)上進行的，目前主要集中在虛擬制造技術(shù)的理論研究和實施技術(shù)準備階段，系統(tǒng)地研究尚處于國外虛擬制造技術(shù)的消化和國內(nèi)環(huán)境的結(jié)合上。清華大學CIMS工程研究中心虛擬制造研究室是國內(nèi)最早開展虛擬制造研究的機構(gòu)之一，主要進行了虛擬設(shè)計環(huán)境軟件、虛擬現(xiàn)實、虛擬機床、虛擬汽車訓練系統(tǒng)等方面的研究；浙江大學進行了分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)、VR工作臺、虛擬產(chǎn)品裝配等研究；西安交大和北航進行了遠程智能協(xié)同設(shè)計研究；西北工業(yè)大學進行了虛擬樣機的研究。國內(nèi)在虛擬現(xiàn)實技術(shù)、建模技術(shù)、仿真技術(shù)、信息技術(shù)、應用網(wǎng)絡技術(shù)等單元技術(shù)方面的研究都很活躍，但研究的進展和研究的深度還屬于初期階段，與國際的研究水平尚有很大的差距。我國的研究多集中于高等院校和少量的研究所，企業(yè)和公司介入的較少。

圖1 虛擬制造

Fig.1 Virtual Manufacturing

1.2 SMT虛擬制造系統(tǒng)

在微電子組裝和制造業(yè)，元器件不斷的向微型化和密集化方向發(fā)展。表面貼裝技術(shù)（Surface Mounting Technology，SMT）是應用最為廣泛的新一代的電子組裝技術(shù)，它直接將元件無導線的貼裝在PCB基板上，取代了傳統(tǒng)的插孔元件安裝、導線連接。表面貼裝技術(shù)可以使元器件體積更小、安裝密度更大、提高可靠性和生產(chǎn)自動化程度。貼片元件的體積和重量只有傳統(tǒng)插裝元件的1/10左右，一般采用SMT之后，電子產(chǎn)品體積縮小40%～60%，重量減輕60%～80%。

在電子產(chǎn)品組裝生產(chǎn)的傳統(tǒng)模式中，設(shè)計一般是由設(shè)計工程師在計算機上利用多種計算機輔助設(shè)計工具來完成，生產(chǎn)制造則在各種數(shù)控設(shè)備(如貼裝機等)上完成。每一種產(chǎn)品在加工之前，制造工程師首先必須對數(shù)控設(shè)備編程并反復試驗，以確保操作規(guī)程的可行性和正確性，然后進行試生產(chǎn)，反復修改直到最后定型，再投入實際的批量生產(chǎn)。生產(chǎn)準備時間很長，投入資金很大。事實上，SMT生產(chǎn)線中數(shù)控設(shè)備編程所需的大多數(shù)數(shù)據(jù)完全可以從CAD系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)文件中獲取，例如元件在PCB上的坐標位置、角度、物理特征參數(shù)等。這些數(shù)據(jù)量很大，也比較零亂，有些特征數(shù)據(jù)是不同數(shù)控設(shè)備都需要的，如貼裝機、點膠機、在線測試設(shè)備均需要元件在PCB上的坐標位置，而實際中設(shè)計部門和制造部門卻很少相互了解需求，許多信息不能共享，在企業(yè)間往往形成了兩個“自動化孤島”。隨著市場競爭的加劇，產(chǎn)品交貨周期必須縮短，生產(chǎn)成本必須控制，因此迫切需要在這兩個“孤島”間建立聯(lián)系，虛擬制造被認為是其最好的解決方案。

2000年之后一部分高校開始在電子實踐教學中增加SMT教學內(nèi)容，大部分專職院校設(shè)立SMT電子制造工程專業(yè)，但無實驗設(shè)備和條件，即使己購買SMT生產(chǎn)線的，也無資金或產(chǎn)品開動生產(chǎn)線。SMT虛擬制造系統(tǒng)中關(guān)健設(shè)備的虛擬樣機，便于教學，同時便于企業(yè)員工職業(yè)培訓。

SMT虛擬制造系統(tǒng)就是在計算機支持下，以仿真技術(shù)為前提，建立功能強大的虛擬制造環(huán)境，對PCB設(shè)計、組裝等生產(chǎn)過程進行統(tǒng)一建模。在PCB設(shè)計階段或組裝之前，就能實時、并行地模擬出其未來組裝全過程及對設(shè)計的影響，預測PCB組裝的性能、成本和可制造性，從而有助于更有效、更經(jīng)濟靈活地組織生產(chǎn)，使工廠和車間的資源得到合理配置，使生產(chǎn)布局更合理、更有效，以達到開發(fā)周期和成本的最優(yōu)化、生產(chǎn)效率的最高化之目的。

2 SMT虛擬制造系統(tǒng)設(shè)計

采用虛擬制造技術(shù)，開發(fā)出“先進電子SMT虛擬制造系統(tǒng)SMT-VM2011”，在電子SMT設(shè)計和制造“孤島”間建立聯(lián)系，將PCB設(shè)計、SMT生產(chǎn)線工藝設(shè)計、關(guān)健SMT設(shè)備編程、加工過程可視化仿真和可制造性評價系統(tǒng)集成，在計算機上以直觀、生動、精確的方式模擬出先進電子SMT制造技術(shù)。

2.1 系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)組裝對象不同，SMT有多種工藝流程，一般單面組裝的典型工藝流程為：上料涂布(上焊膏或點膠)貼片再流焊清洗測試下料。SMT生產(chǎn)線如圖2所示，主要由自動上板機、自動絲網(wǎng)印刷機或自動點膠機、自動貼片(裝)機、自動焊接爐、自動清洗機、在線測試機和AOI測試機、自動下板機等自動化組裝和測試設(shè)備組成。

圖2 SMT生產(chǎn)線

Fig.2 SMT Production Line

2.1.1系統(tǒng)組成

SMT虛擬制造系統(tǒng)組成如圖3所示，主界面如圖4所示，將兩個“孤島” ――SMT設(shè)計和制造集成, 主要包括:

圖3 SMT虛擬制造系統(tǒng)組成

Fig.3 SMT VM System

圖4 主界面

Fig.4 Main window

1）PCB設(shè)計虛擬制造系統(tǒng)

2）SMT生產(chǎn)線工藝流程設(shè)計

3）關(guān)健SMT設(shè)備虛擬編程，主要包括：絲網(wǎng)印刷機、點膠機、貼片機、回流爐、波峰焊、AOI測試機。

4）關(guān)健SMT設(shè)備加工過程可視化仿真，主要包括：絲網(wǎng)印刷機、點膠機、貼片機、回流爐、波峰焊、AOI測試機。

5）可制造性評價

（1）電子產(chǎn)品PCB設(shè)計與制造

根椐用戶設(shè)計的EDA（Protel、Mentor、OrCAD…）電路PCB文件，自動檢測出用戶設(shè)計的EDA電路的錯誤；

能3D可視化直觀顯示EDA設(shè)計的PCB板組裝后的情況（基板、器件、焊膏、焊點、膠點），如圖5所示；

圖5 PCB設(shè)計靜態(tài)仿真Fig.5 PCB Static simulation

模擬PCB標號Mark點示教和PCB貼片過程，并進行貼片程序順序優(yōu)化；

根據(jù)所設(shè)計的PCB板的結(jié)構(gòu)，設(shè)計SMT生產(chǎn)線工藝流程和參數(shù)，3D動畫顯示SMT生產(chǎn)線工藝流程；

在PCB設(shè)計和制造“孤島”間建立聯(lián)系，在最短時間內(nèi)為EDA最優(yōu)設(shè)計提供直觀依據(jù)，效率高， 成本低。

（2）電子SMT設(shè)計與制造

SMT關(guān)鍵設(shè)備包括：絲印機、點膠機、貼片機、回流爐、波峰

2.1.2 系統(tǒng)主要技術(shù)功能

SMT-VM2011系統(tǒng)主要技術(shù)指標如表1所示，非常適合高校高職教學和企業(yè)培訓，不僅使用戶進一步掌握EDA電路設(shè)計技術(shù)，更使用戶掌握SMT組裝技術(shù)和各種世界著名公司SMT關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)。SMT-VM2011性能優(yōu)，功能強，交互性強，操作性好，興趣性高，徹底改變了傳統(tǒng)的一把烙鐵學電子的局面。焊，件機，AOI測試機，API測試機；

讀入EDA設(shè)計的PCB文件，進行國際市場上主流SMT機型的摸擬編程（Yamaha、Fuji、Seimens、Panasonic、MPM、DEK、GKG、Heller、EASA、ANDA、Aleader、VATA……）；

SMT關(guān)鍵設(shè)備靜態(tài)仿真，可縮放、旋轉(zhuǎn)、平移；

按照摸擬編程CAM程序，自動進行SMT關(guān)鍵設(shè)備工作過程3D模擬仿真；

可進行制造性分析，在3D仿真過程中對模擬編程的錯誤進行檢測；

在SMT關(guān)鍵設(shè)備編程設(shè)計和制造之間建立聯(lián)系，將SMT關(guān)鍵設(shè)備的貼片過程在計算機上以直觀、生動、精確的方式呈現(xiàn)出來，取代傳統(tǒng)的試機過程，縮短開發(fā)周期、降低成本、提高生產(chǎn)效率。

2.2 貼片機虛擬制造系統(tǒng)

貼片機虛擬制造編程系統(tǒng)的主界面如圖6所示，自動進行貼片機工作過程3D模擬仿真如圖7所示。貼片機軟件體系結(jié)構(gòu)如圖8所示，包括：模擬編程模塊、貼片機3D仿真模塊、貼片程序優(yōu)化模塊和貼裝數(shù)據(jù)庫模塊，系統(tǒng)先對貼片機機型進行模擬編程，讀入EDA設(shè)計文件，自動生成貼裝順序程序文件，并將數(shù)據(jù)輸入到貼裝數(shù)據(jù)庫中；再在VC++6.0環(huán)境下采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)和OpenGL技術(shù)，按貼片機類型自動進行3D機構(gòu)組裝3D仿真；最后設(shè)計生成最優(yōu)化程序。

3 SMT教學培訓課程和實驗室建設(shè)

SMT教學培訓課程教學培訓大綱如表2所示。

（1）電子產(chǎn)品EDA設(shè)計的PCB虛擬制造實驗，學時20 h。

圖6 貼片機虛擬制造編程系統(tǒng)Fig.6 The placing VM system

圖7 貼片機工作過程3D模擬仿真Fig.7 The placing 3D simulation

目的：該實驗在電子設(shè)計和制造“孤島”間建立聯(lián)系，在最短時間內(nèi)為EDA最優(yōu)設(shè)計的數(shù)據(jù)修改提供直觀依據(jù)，以達到開發(fā)周期和成本的最優(yōu)化、生產(chǎn)效率的最高化之目的。不僅使學生進一步掌握EDA電路設(shè)計技術(shù)，更使學生了解電子產(chǎn)品PCB電路板是如何制造出來的。

圖8 貼片機軟件體系結(jié)構(gòu)

Fig.6 The frame of placing softwere

內(nèi)容：根椐學生設(shè)計的EDA電路PCB板圖，能自動檢測出學生設(shè)計的EDA電路的錯誤，包括電路設(shè)計錯誤和可制造性錯誤，能3D可視化直觀顯示EDA設(shè)計的PCB板的布局和SMT組裝生產(chǎn)后的PCB情況；并且，模擬PCB板的SMT制造過程，設(shè)計SMT生產(chǎn)線工藝流程和參數(shù)，3D動畫顯示SMT生產(chǎn)線工藝流程。

（2）電子SMT制造生產(chǎn)線虛擬制造實驗，學時30小時。

目的：讓學生根據(jù)自己設(shè)計的EDA電路PCB板，設(shè)計SMT關(guān)鍵設(shè)備的CAM程序，并且自動3D動畫模擬所設(shè)計的CAM程序驅(qū)動的設(shè)備工作過程，能實時、并行地模擬出其未來組裝全過程及對設(shè)計的影響，預測PCB組裝的性能、成本和可制造性。使學生掌握SMT組裝技術(shù)和各種世界著名公司SMT關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)。使學生了解和掌握現(xiàn)代先進電子大制造技術(shù)，徹底改變了傳統(tǒng)的一把烙鐵學電子的局面。

內(nèi)容：首先讀入EDA設(shè)計的PCB文件，進行國際市場上主流機型的SMT關(guān)鍵設(shè)備的摸擬編程，SMT關(guān)鍵設(shè)備包括：絲印機、點膠機、貼片機、回流爐、波峰焊和AOI測試機；最后按照摸擬編程CAM程序，自動進行SMT關(guān)鍵設(shè)備機構(gòu)工作過程3D模擬仿真，并可進行制造性分析。

（3）先進電子制造創(chuàng)新開發(fā)實驗，學時30小時。

目的：在“電子SMT虛擬制造系統(tǒng)SMT-VM2011” 平臺上，進行針對個性化實驗、SRTP（科研創(chuàng)新實驗）、國家創(chuàng)新實驗、電子競賽、本科生畢業(yè)設(shè)計、研究生畢業(yè)論文等的開發(fā)實驗。使學生了解和掌握國際現(xiàn)代電子制造的軟件、控制和電子等最先進技術(shù)。

內(nèi)容：開發(fā)世界著名公司SMT關(guān)鍵設(shè)備CAM編程軟件和3D仿真軟件、世界著名公司IC關(guān)鍵設(shè)備CAM編程軟件和3D仿真軟件、軌道交通電氣自動化虛擬制造系統(tǒng)等。

4 結(jié)論

SMT-VM2011非常適合高校高職教學和企業(yè)培訓，不僅使用戶進一步掌握EDA電路設(shè)計技術(shù)，更使用戶掌握SMT組裝技術(shù)和各種世界著名公司SMT關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)。SMTVM2012性能優(yōu)，功能強，交互性強，操作性好，興趣性高，徹底改變了傳統(tǒng)的一把烙鐵學電子的局面。

參考文獻

[1] 龍緒明主編. 電子表面組裝技術(shù)-SMT[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2008.11.

[2] 袁鵬，胡躍明，吳祈生等. 基于視覺的高速高精度貼片機系統(tǒng)的程序?qū)崿F(xiàn)[J].計算機集成制造系統(tǒng)，2004，10（12）.

[3] 龍緒明主編. 先進電子制造技術(shù)[M]. 機械工業(yè)出版社，2010.10.