計算機虛擬技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中的應(yīng)用

樊凌峰/湖北工程學(xué)院新技術(shù)學(xué)院信息工程系

計算機虛擬技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中的應(yīng)用

樊凌峰/湖北工程學(xué)院新技術(shù)學(xué)院信息工程系

計算機具有強大信息存儲與傳遞功能，隨著信息化時代的發(fā)展，計算機的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，現(xiàn)代制造業(yè)與我們生活中的日常用品息息相關(guān)，制造業(yè)主要是加工與裝備產(chǎn)品，現(xiàn)代制造業(yè)很好的利用了科學(xué)技術(shù)與信息技術(shù)，使得制造業(yè)的工作效率大大提高了.

計算機；虛擬制造；技術(shù)；現(xiàn)代；制造業(yè)

計算機在人們的日常生活與工作中越來越普及，而計算機的虛擬技術(shù)可以大大提高計算機的工作效率以及制造業(yè)的工作效率，制造業(yè)在城市建設(shè)中是必不可少的組成部分，它可以提供人們?nèi)粘Ｋ璧漠a(chǎn)品，但是隨著數(shù)量越來越多，競爭也愈發(fā)激烈，所以，制造業(yè)想要提高自己的競爭力，必須不斷創(chuàng)新與改進，必須將計算機虛擬技術(shù)很好的應(yīng)用在生產(chǎn)與工作中，中國的經(jīng)濟市場是多元化的，并且隨著科技的進步在不斷變化，制造業(yè)必須具有高瞻遠(yuǎn)矚，運用符合高效的、合理的、科學(xué)的技術(shù)去發(fā)展以及面對競爭，下面我們主要介紹下虛擬制造、虛擬制造需要的技術(shù)來引出計算機虛擬技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中應(yīng)用。

一、虛擬制造的定義與意義

計算機在虛擬制造中的用處主要是，產(chǎn)品在實際制造的過程中，把設(shè)計、檢測等過程可以在計算機中演示一遍，從而對產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)進行修改與加工，即計算機具有虛擬演示的作用。虛擬制造是采用計算機仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)，在高性能計算機及高速網(wǎng)絡(luò)的支持下，在計算機上群組協(xié)同工作，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗等產(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。虛擬制造對產(chǎn)品的設(shè)計、定型以及最終完成具有重要作用，但是這些過程必須通過計算的功能展現(xiàn)出來，虛擬過程其實就是模擬一遍，這樣可以節(jié)約成本，并且可以制造出相對較完美的產(chǎn)品，具有環(huán)保性，并且符合可持續(xù)發(fā)展的要求，經(jīng)過不斷的嘗試與經(jīng)驗的積累，制造業(yè)的工作人員也可以提升對產(chǎn)品的判斷與預(yù)測能力，而且可以有效的檢測產(chǎn)品的好壞，決定對產(chǎn)品的研發(fā)是繼續(xù)還是舍棄，有效的提高了工作效率，縮短了制造業(yè)生產(chǎn)的時間。

二、虛擬制造需要的技術(shù)

1.產(chǎn)品主模型技術(shù)。主模型是產(chǎn)品制造過程中工作人員設(shè)計出的對產(chǎn)品的特定形狀與功能等的定義。主模型在產(chǎn)品的生產(chǎn)、設(shè)計以及制造過程中都會用到，所以具有極其重要的作用與影響，主模型可以用數(shù)字表示，可以用書面的形式清晰的呈現(xiàn)在相關(guān)人員的面前，所以可以更好的對其進行修改與完善。

2.綜合可視化技術(shù)。主要包括多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、計算機可視化技術(shù)以及仿真技術(shù)；虛擬制造系統(tǒng)和現(xiàn)實制造系統(tǒng)之間的映射，虛擬工廠、虛擬車間、虛擬生產(chǎn)線、虛擬設(shè)備、虛擬單元、虛擬傳感器以及其他各種虛擬設(shè)備的重組性技術(shù)和重用性技術(shù)；虛擬制造系統(tǒng)的集成開發(fā)平臺包括的用戶開發(fā)環(huán)境、體系結(jié)構(gòu)以及構(gòu)件庫等；虛擬公司的技術(shù)、調(diào)度、組織以及控制策略。

三、計算機虛擬制造技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用

計算機虛擬技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)的應(yīng)用極其廣泛，比如航空航天領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域等等。國外的很多飛機的設(shè)計都是利用了計算機的虛擬技術(shù)，因為飛機的制造成本很高，制造的過程不僅非常復(fù)雜而且耗時耗力，虛擬技術(shù)可以很好的避免這些問題，從飛機的研發(fā)設(shè)計，以及修改過程等方面都可以很好的進行改善，從而制造出更強大功能的飛機，對軍事以及科技領(lǐng)域做出了巨大的貢獻。并且國外的一些飛機從設(shè)計、裝配、檢測等過程都是通過計算的虛擬技術(shù)做成的，這樣使得飛機做成后，在試飛的過程中，非常成功，所以，計算機的虛擬制造技術(shù)既縮短了制造的時間，也縮小了制造的經(jīng)費，而且還保證的產(chǎn)品的質(zhì)量。下面我們來看一看在制造業(yè)中計算機虛擬技術(shù)運用比較好的技術(shù)是哪些：

1.產(chǎn)品的外形設(shè)計。在產(chǎn)品的外形設(shè)計過程中，如果使用現(xiàn)實的設(shè)計成果，為了節(jié)省時間，就不可能設(shè)計比較復(fù)雜耗時的外形，這樣既影響了產(chǎn)品的個性化美觀性，也影響了產(chǎn)品的創(chuàng)新性。簡單的外形既不能吸引人的眼球，也不能提高設(shè)計人員的創(chuàng)造性與創(chuàng)新精神。千篇一律的造型容易使人感到疲乏。而虛擬技術(shù)可以用其簡單快捷的設(shè)計方式，制造出復(fù)雜多變的造型形狀，并且虛擬技術(shù)可以對其設(shè)計出的方案隨時隨地進行修改與檢測，具有靈活性，而且省時省力，可以節(jié)約成本，被廣泛的應(yīng)用于制造業(yè)的加工與配置領(lǐng)域。

2.產(chǎn)品的布局設(shè)計。產(chǎn)品的布局設(shè)計較為復(fù)雜，但是通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以實現(xiàn)直觀性設(shè)計，從而避免潛在的不合理問題以及其他干涉。

3.產(chǎn)品的運動和動力學(xué)仿真。產(chǎn)品在設(shè)計的過程中，必須正確解決運動構(gòu)件在工作時的所產(chǎn)生的運動協(xié)調(diào)關(guān)系，并完成運動范圍的設(shè)計，以及潛在的運動干涉檢查，還有產(chǎn)品動力學(xué)性能、剛度、強度等。

4.熱加工工藝模擬。利用物理模擬和數(shù)值模擬方法，對金屬材料的熱成形過程以及材料成形的過程在計算機上進行仿真動態(tài)模擬，預(yù)測在不同條件下成形的材料的性能、組織和質(zhì)量，進而實現(xiàn)熱成形件的性能與質(zhì)量的整體優(yōu)化設(shè)計。

5.加工過程仿真。產(chǎn)品設(shè)計的加工方法、可加工性、合理性，工藝參數(shù)與機床的選用，加工過程中可能會出現(xiàn)的產(chǎn)品加工缺陷等等問題，都需要進行分析、仿真、處理。

6.產(chǎn)品裝配仿真。機械產(chǎn)品的可裝配性以及配合性是設(shè)計人員常會犯錯誤的地方，由于虛擬制造技術(shù)可以在產(chǎn)品的設(shè)計階段就實現(xiàn)產(chǎn)品的裝配，因此可以發(fā)現(xiàn)裝配存在的問題并進行修改，從而保證虛擬樣機與產(chǎn)品工作性能評測在虛擬制造中，產(chǎn)品的使用情況也可以進行模擬，因此可以及時發(fā)現(xiàn)，存在的問題，并進行修改，以提高產(chǎn)品的一次性試驗成功率。

四、結(jié)束語

虛擬制造想要發(fā)揮功效必須用于計算機虛擬技術(shù)，計算機虛擬技術(shù)是提高制造業(yè)綜合水平的有效方式，計算機虛擬技術(shù)可以節(jié)約制造的實際、節(jié)省制造的成本，是制造業(yè)的管理者使用比較廣泛的技術(shù)，它既可以設(shè)計出復(fù)雜的造型也可以通過呈現(xiàn)出的方案對其進行更好的改善與修改，使得制造出的產(chǎn)品功能更加強大。

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[3]劉文霞，高萬良.數(shù)字技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中的應(yīng)用[J].包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，211 （4）.