虛擬技術在當代機械制造業(yè)中的應用

陳輝

摘 要

虛擬技術在機械制造業(yè)當中的應用就是通過對機械制造過程進行模擬仿真，進而提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本的一種技術。隨著科學技術的發(fā)展，計算機在多種領域中得到廣泛的應用。虛擬技術的出現(xiàn)就是以計算機技術為依托，綜合多種科學技術為產(chǎn)品的生產(chǎn)設計提供支持。這種技術已經(jīng)發(fā)展成為現(xiàn)代機械制造企業(yè)中的一種核心技術。本文通過對虛擬技術的核心支撐內容進行分析，進而探討這種技術在當代機械制造業(yè)領域中的應用。

【關鍵詞】虛擬技術 機械制造業(yè) 應用 思考

虛擬制造技術又被稱為“擬實制造”技術，其主要是利用信息技術、仿真技術以及計算機技術的結合來模擬現(xiàn)實制造活動中的人物以及信息，并且對制作的過程進行全面的仿真，通過這種方式能夠發(fā)現(xiàn)制造中存在的各種問題，并且采取有效的解決措施來預防，實現(xiàn)產(chǎn)品一次性成功制造的目的。不僅可以縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，同時還能夠增強產(chǎn)品在市場上的競爭力。

1 虛擬制造技術的核心組成部分分析

虛擬制造技術涉及到多個領域，其核心技術主要包括三個方面的內容，分別是建模技術、仿真技術以及虛擬現(xiàn)實技術部分。

1.1 虛擬制造中的建模技術分析

虛擬制造系統(tǒng)中的建模技術主要有生產(chǎn)模型的建立、產(chǎn)品模型的建立以及工藝模型的建立三個部分的內容。其中生產(chǎn)模型有動態(tài)描述與靜態(tài)描述兩個部分，前者主要描述系統(tǒng)的生產(chǎn)能力以及生產(chǎn)特性，后者則是預測產(chǎn)品生產(chǎn)的整個過程。產(chǎn)品模型是各種實體模型的集合，目前產(chǎn)品模擬的信息是由眾多靜態(tài)信息構成的，包括產(chǎn)品結構明細表、產(chǎn)品的形狀特征等。完整的產(chǎn)品模型是保障產(chǎn)品實施過程中所有活動集成的關鍵所在。虛擬制造中的產(chǎn)品模型打破了傳統(tǒng)的靜態(tài)模型形式，形成了一種動態(tài)模型。工藝模型是通過將工藝參數(shù)與產(chǎn)品設計的屬性相聯(lián)系，更好地反映生產(chǎn)模型以及產(chǎn)品模型之間的一種交互作用。工藝模型的功能主要包括計算機工藝仿真模型、統(tǒng)計模型以及數(shù)學模型等多種類型。

1.2 虛擬制造中的仿真技術分析

仿真技術就是在計算機的輔助作用下將一些復雜的現(xiàn)實系統(tǒng)經(jīng)過抽象化以及簡化的方式使其形成一種系統(tǒng)化的模型，通過對模型進行分析能夠得到一系列統(tǒng)計性能。由于仿真技術方法在研究的過程中是以系統(tǒng)模型為研究對象的，因此，不會對實際的系統(tǒng)造成任何干擾。不僅如此，仿真系統(tǒng)還能夠應用計算機的運算功能在較短的時間內模擬出實際生產(chǎn)過程中很長的生產(chǎn)周期。因此，這種技術在機械制造中的應用能夠縮短決策時間，減少了資源的浪費，同時還能夠對實施方案起到優(yōu)化的作用。

1.3 虛擬制造中的虛擬現(xiàn)實技術

虛擬現(xiàn)實技術的產(chǎn)生是為了改善人與計算機的交互方式，增強計算機的可操作性而產(chǎn)生的一種技術。這種技術綜合利用了計算機的圖形系統(tǒng)以及控制設備，能夠生成一種三維交互的環(huán)境，即虛擬環(huán)境。在虛擬技術的技術上用于計算機交互性操作的系統(tǒng)稱為虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。該系統(tǒng)不及能夠促進人與計算機之間的和諧程度，同時還能夠起到修改虛擬環(huán)境的作用。

2 機械制造業(yè)領域中對虛擬制造技術的應用分析

2.1 虛擬技術在機械產(chǎn)品設計中的應用分析

我國虛擬技術最早應用的領域是軍事領域和航空領域當中，在計算機技術不斷發(fā)展的過程中，虛擬技術的應用領域也逐漸拓展，在機械產(chǎn)品的設計制造中發(fā)揮了重要的作用。例如，數(shù)控機床的設計中就應用了虛擬技術，通過虛擬技術進行機構的幾何造型，運動仿真性能的分析、機械熱特性以及熱變形的分析等。此外，虛擬技術在造型設計、虛擬裝配以及虛擬現(xiàn)實技術培訓中也取得了較好的成果。在機車車輛等一些復雜產(chǎn)品的設計研發(fā)中應用虛擬技術，通過將傳統(tǒng)的研發(fā)經(jīng)驗與現(xiàn)代的虛擬技術之間相結合，能夠有效的解決動力學知識的計算、結構強度分析以及疲勞可靠性分析等多種問題。為機車車輛的虛擬樣機的國產(chǎn)化提供了發(fā)展的契機。虛擬技術在機構設計中的應用能夠實現(xiàn)機構的動力學仿真，對于機構的精度分析以及可靠性分析的作用較大。

2.2 虛擬技術在機械建模中的應用

傳統(tǒng)機械建模之前，我們首先應該對運動進行分析，通過運動分析的結果再進行動力分析，在此過程中需要做大量的圖形以及公式，不僅增加了建模的復雜程序，同時還容易出現(xiàn)較多的錯誤，建模的準確性最終也難以保障。虛擬樣機技術在機械建模中的應用，設計人員只需要給出機械的構成以及相應的連接形式，同時給出相關構建的物理參數(shù)，通過計算機就能夠完成建模以及求解的流程。這樣的建模過程不僅能夠減輕設計人員的工作量，同時還能夠提高建模的效率。虛擬樣機在機械建模中的應用還能夠發(fā)揮其軟件的更多功能，傳統(tǒng)建模分析中得到的是大量的數(shù)據(jù)，但是對于數(shù)據(jù)結果的分析往往是無從下手，需要設計人員具備豐富的理論知識和設計經(jīng)驗，利用虛擬樣機技術軟件就能夠增強各種計算機結果的可視化效果，將數(shù)據(jù)結果通過圖形或者是動畫的形式表現(xiàn)出來，設計人員可以直觀的看到建模的機械性能以及運動效果，從而確定建模的實效性。

3 結束語

虛擬技術在現(xiàn)代機械制造領域中的應用能夠從根本上改變機械制造的設計方式以及規(guī)?；a(chǎn)方式。在機械產(chǎn)品制造出來之前，通過虛擬技術能夠生成一種軟產(chǎn)品的基礎模型，這種模型可以替代傳統(tǒng)的樣品試驗，從而預測產(chǎn)品的性能以及可制造的結果。通過虛擬環(huán)境展示軟產(chǎn)品不僅可以降低實際產(chǎn)品的開發(fā)成本，提高產(chǎn)品在市場上的競爭力，同時還能夠縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，減少其他資源在產(chǎn)品生產(chǎn)中的浪費。當前機械制造業(yè)的虛擬技術的應用應該以企業(yè)的需求為動機，綜合技術本身的各種核心功能，改變產(chǎn)品生產(chǎn)和開發(fā)的復雜性，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，從而促進機械制造企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的全面發(fā)展。

參考文獻

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作者單位

襄陽汽車職業(yè)技術學院 湖北省襄陽市441021