虚拟制造技术在机械工程设计中的应用范文

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摘要：

虚拟制造技术实现了现代工程机械工程设计领域中的设计、试制等一系列过程的直观性。实现了在产品真正制造出来前，可以在虚拟的制造环境中生成产品的原型，更好的替代现实中的硬件产品，更方便的对设计产品的性能和可生产性进行评估，有效极大的缩短产品的设计和生产周期，最大化的节约了产品开发的成本，保证产品的开发和设计可以适应市场的灵活性的变化。

关键词：

虚拟制造技术；现代机械；工程设计

随着知识经济和工业制造的快速发展，现代化的市场要求产品生产厂商要以最快的速度、最优的品质、最短的研发时间、最低的成本消耗和最佳的服务来满足顾客的需求。产品的质量在传统的设计和制造方式上不能得到很好的保证，并且传统设计的工艺比较粗糙、开发的效率低、花费时间比较长、耗费的资金比较大。在变化速度快、持续性发展和不可预测性市场中难以适应。因此企业的生产活动需要具备高度的柔性和快速的反映，与此同时信息技术的飞速发展保证了机械制造的先进性，信息化的使用对于现代机械工程设计十分重要。

1、机械设计制造中的虚拟制造技术

1.1虚拟技术中的建模技术虚拟指的是在系统中将现实制造系统映射到虚拟环境下，主要涉及了RMS的模型化、形式化、计算机化的抽象描述和表示。VMS建模的主要内容有：生产模型建立、产品模型建立、工艺模型建立的信息化体系结构的建立。生产模型中有静态描述和静态描述两种。静态描述主要是关于对系统生产能力和生产特性。动态描述是在已经被得知的系统状态和需求的性质上对产品的整个过程进行全面的预测。在制造过程中我们将种种实体对象总的称之为产品模型。在产品的模型建立中需要对产品的明细、形状特征等方面进行描述[1]。对于VMS而言，要实现产品实施过程的全部继承必须具备完整的产品模型。因此在虚拟制造中的产品模型不再是单一和静止的，它可以运用抽象的技术实现各种模型面貌的提取。工艺模型主要指的是在制造过程中对产品的工艺参数和关于产品功能的各种因素进行联系，最终实现对产品模型和生产模型之间相互作用的反映。

1.2虚拟制造技术中的仿真技术仿真指的是通过计算机实现复杂现实系统的抽象化和简洁化最终形成的系统模型，并且在仿真的基础上对模型进行应用，最终得到相应的系统性性能分析。仿真主要以系统模型为主体的研究方法，它对实际的生产系统没有直接的干扰作用，并且仿真系统可以对计算机的计算能力进行应用，实现在短时间内完成在实际工作中需要很长时间的工作，有效缩短了生产决策的时间，最大化的避免了对人力、物力和资金的投入以及浪费。计算机技术还有很好的仿真修复功能，最大化的保证了方案的最优。仿真技术过程的主要步骤有：系统研究、数据收集、系统模型建立、仿真算法的确定、仿真模型的计算、仿真模型的运行、结果的输出和分析。

1.3虚拟制造中的虚拟现实技术虚拟现实技术目的是改善计算机的交互方式，提高计算机可操作性，它是在对计算机图形系统和多种显示以及控制等接口设备的基础上，以交互的三维环境为人提供沉浸体验的技术。虚拟现实技术主要由图形系统和多种接口设备的组成，使人在虚拟环境中感受到真实的沉浸感觉，交互性计算机系统是虚拟现实系统的基础。虚拟现实系统中有操作者、机器和人机接口。它帮助提升人和计算机间的和谐度，同时也是最有力的仿真工具[2]。在VRS的作用下实现对真实世界的模拟。关于虚拟制造和实际制造关系则如图1所示。在用户交互输入以及输出修改虚拟环境的条件下，使人达到身临其境的沉浸感觉。VM的关键技术之一就是虚拟现实技术。

2、机械虚拟样机技术研究

虚拟样机技术在机械工程设计中为被称作机械系统动态仿真技术，它是在二十世纪八十年代在计算机技术的快速发展中发展起来的一种计算机辅助技术。在计算机建立样机模型后，对模型的多种动态性能进行具体的分析，最后对样机方案实现改进。【4】用数字化模型代替物理性的样机。通过虚拟样机技术的作用，简化了机械产品的设计开发过程，有效缩短产品开发的时间，最大程度降低产品的开发成本和费用，实现产品质量和系统性能的提升，使设计产品实现最优化和最具创新性。综合以上优势，该技术一经出现就受到了众多工业发达和高等院校及设计和生产企业的重视，许多著名的产品开发设计者都对该技术进行了引入并运用在自身产品的开发中，并且取得了极好的经济和生产效益。结语总之，虚拟制造技术主要是指在机械制造中，通过对机械的制造过程进行仿真和模拟，目的是为了提升产生生产的效率，最大程度降低机械产品的生产成本。从二十世纪九十年代到现在，虚拟制造技术在得到了迅速的发展，其在现代机械工程设计中的应用也更加广泛，逐渐成为现代机械工程设计中的最关键的技术。虚拟制造技术是现实技术和计算机仿真技术在机械制造中的综合应用。

参考文献：

[1]戴晴华,易迪升,田文胜,等.虚拟制造技术及其在工程机械中的应用[J].中国工程机械学报,2010,02:184-189.

[2]刘淑芬,高奇.虚拟制造技术在现代机械工程设计领域中的应用[J].装备制造技术,2009,06:86-87.

作者：张国俊 马文龙 单位：内蒙古化工职业学院