虛擬制造技術在機械工程設計中的應用范文

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摘要：

虛擬制造技術實現了現代工程機械工程設計領域中的設計、試制等一系列過程的直觀性。實現了在產品真正制造出來前，可以在虛擬的制造環境中生成產品的原型，更好的替代現實中的硬件產品，更方便的對設計產品的性能和可生產性進行評估，有效極大的縮短產品的設計和生產周期，最大化的節約了產品開發的成本，保證產品的開發和設計可以適應市場的靈活性的變化。

關鍵詞：

虛擬制造技術；現代機械；工程設計

隨著知識經濟和工業制造的快速發展，現代化的市場要求產品生產廠商要以最快的速度、最優的品質、最短的研發時間、最低的成本消耗和最佳的服務來滿足顧客的需求。產品的質量在傳統的設計和制造方式上不能得到很好的保證，并且傳統設計的工藝比較粗糙、開發的效率低、花費時間比較長、耗費的資金比較大。在變化速度快、持續性發展和不可預測性市場中難以適應。因此企業的生產活動需要具備高度的柔性和快速的反映，與此同時信息技術的飛速發展保證了機械制造的先進性，信息化的使用對于現代機械工程設計十分重要。

1、機械設計制造中的虛擬制造技術

1.1虛擬技術中的建模技術虛擬指的是在系統中將現實制造系統映射到虛擬環境下，主要涉及了RMS的模型化、形式化、計算機化的抽象描述和表示。VMS建模的主要內容有：生產模型建立、產品模型建立、工藝模型建立的信息化體系結構的建立。生產模型中有靜態描述和靜態描述兩種。靜態描述主要是關于對系統生產能力和生產特性。動態描述是在已經被得知的系統狀態和需求的性質上對產品的整個過程進行全面的預測。在制造過程中我們將種種實體對象總的稱之為產品模型。在產品的模型建立中需要對產品的明細、形狀特征等方面進行描述[1]。對于VMS而言，要實現產品實施過程的全部繼承必須具備完整的產品模型。因此在虛擬制造中的產品模型不再是單一和靜止的，它可以運用抽象的技術實現各種模型面貌的提取。工藝模型主要指的是在制造過程中對產品的工藝參數和關于產品功能的各種因素進行聯系，最終實現對產品模型和生產模型之間相互作用的反映。

1.2虛擬制造技術中的仿真技術仿真指的是通過計算機實現復雜現實系統的抽象化和簡潔化最終形成的系統模型，并且在仿真的基礎上對模型進行應用，最終得到相應的系統性性能分析。仿真主要以系統模型為主體的研究方法，它對實際的生產系統沒有直接的干擾作用，并且仿真系統可以對計算機的計算能力進行應用，實現在短時間內完成在實際工作中需要很長時間的工作，有效縮短了生產決策的時間，最大化的避免了對人力、物力和資金的投入以及浪費。計算機技術還有很好的仿真修復功能，最大化的保證了方案的最優。仿真技術過程的主要步驟有：系統研究、數據收集、系統模型建立、仿真算法的確定、仿真模型的計算、仿真模型的運行、結果的輸出和分析。

1.3虛擬制造中的虛擬現實技術虛擬現實技術目的是改善計算機的交互方式，提高計算機可操作性，它是在對計算機圖形系統和多種顯示以及控制等接口設備的基礎上，以交互的三維環境為人提供沉浸體驗的技術。虛擬現實技術主要由圖形系統和多種接口設備的組成，使人在虛擬環境中感受到真實的沉浸感覺，交互性計算機系統是虛擬現實系統的基礎。虛擬現實系統中有操作者、機器和人機接口。它幫助提升人和計算機間的和諧度，同時也是最有力的仿真工具[2]。在VRS的作用下實現對真實世界的模擬。關于虛擬制造和實際制造關系則如圖1所示。在用戶交互輸入以及輸出修改虛擬環境的條件下，使人達到身臨其境的沉浸感覺。VM的關鍵技術之一就是虛擬現實技術。

2、機械虛擬樣機技術研究

虛擬樣機技術在機械工程設計中為被稱作機械系統動態仿真技術，它是在二十世紀八十年代在計算機技術的快速發展中發展起來的一種計算機輔助技術。在計算機建立樣機模型后，對模型的多種動態性能進行具體的分析，最后對樣機方案實現改進。【4】用數字化模型代替物理性的樣機。通過虛擬樣機技術的作用，簡化了機械產品的設計開發過程，有效縮短產品開發的時間，最大程度降低產品的開發成本和費用，實現產品質量和系統性能的提升，使設計產品實現最優化和最具創新性。綜合以上優勢，該技術一經出現就受到了眾多工業發達和高等院校及設計和生產企業的重視，許多著名的產品開發設計者都對該技術進行了引入并運用在自身產品的開發中，并且取得了極好的經濟和生產效益。結語總之，虛擬制造技術主要是指在機械制造中，通過對機械的制造過程進行仿真和模擬，目的是為了提升產生生產的效率，最大程度降低機械產品的生產成本。從二十世紀九十年代到現在，虛擬制造技術在得到了迅速的發展，其在現代機械工程設計中的應用也更加廣泛，逐漸成為現代機械工程設計中的最關鍵的技術。虛擬制造技術是現實技術和計算機仿真技術在機械制造中的綜合應用。

參考文獻：

[1]戴晴華,易迪升,田文勝,等.虛擬制造技術及其在工程機械中的應用[J].中國工程機械學報,2010,02:184-189.

[2]劉淑芬,高奇.虛擬制造技術在現代機械工程設計領域中的應用[J].裝備制造技術,2009,06:86-87.

作者：張國俊 馬文龍 單位：內蒙古化工職業學院