陳輝

摘 要

虛擬技術(shù)在機械制造業(yè)當(dāng)中的應(yīng)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(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計算機在多種領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。虛擬技術(shù)的出現(xiàn)就是以計算機技術(shù)為依托，綜合多種科學(xué)技術(shù)為產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)計提供支持。這種技術(shù)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(shù)。本文通過對虛擬技術(shù)的核心支撐內(nèi)容進行分析，進而探討這種技術(shù)在當(dāng)代機械制造業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】虛擬技術(shù) 機械制造業(yè) 應(yīng)用 思考

虛擬制造技術(shù)又被稱為“擬實制造”技術(shù)，其主要是利用信息技術(shù)、仿真技術(shù)以及計算機技術(shù)的結(jié)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(yù)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(shù)的核心組成部分分析

虛擬制造技術(shù)涉及到多個領(lǐng)域，其核心技術(shù)主要包括三個方面的內(nèi)容，分別是建模技術(shù)、仿真技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)部分。

1.1 虛擬制造中的建模技術(shù)分析

虛擬制造系統(tǒng)中的建模技術(shù)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(nèi)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(yù)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(gòu)成的，包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)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(guān)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(shè)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(xué)模型等多種類型。

1.2 虛擬制造中的仿真技術(shù)分析

仿真技術(shù)就是在計算機的輔助作用下將一些復(fù)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(shù)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(yīng)用計算機的運算功能在較短的時間內(nèi)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(shù)在機械制造中的應(yīng)用能夠縮短決策時間，減少了資源的浪費，同時還能夠?qū)嵤┓桨钙鸬絻?yōu)化的作用。

1.3 虛擬制造中的虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)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(shù)。這種技術(shù)綜合利用了計算機的圖形系統(tǒng)以及控制設(shè)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(shù)的技術(shù)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(lǐng)域中對虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用分析

2.1 虛擬技術(shù)在機械產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用分析

我國虛擬技術(shù)最早應(yīng)用的領(lǐng)域是軍事領(lǐng)域和航空領(lǐng)域當(dāng)中，在計算機技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，虛擬技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸拓展，在機械產(chǎn)品的設(shè)計制造中發(fā)揮了重要的作用。例如，數(shù)控機床的設(shè)計中就應(yīng)用了虛擬技術(shù)，通過虛擬技術(shù)進行機構(gòu)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(shù)在造型設(shè)計、虛擬裝配以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)培訓(xùn)中也取得了較好的成果。在機車車輛等一些復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)中應(yīng)用虛擬技術(shù)，通過將傳統(tǒng)的研發(fā)經(jīng)驗與現(xiàn)代的虛擬技術(shù)之間相結(jié)合，能夠有效的解決動力學(xué)知識的計算、結(jié)構(gòu)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(shù)在機構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)機構(gòu)的動力學(xué)仿真，對于機構(gòu)的精度分析以及可靠性分析的作用較大。

2.2 虛擬技術(shù)在機械建模中的應(yīng)用

傳統(tǒng)機械建模之前，我們首先應(yīng)該對運動進行分析，通過運動分析的結(jié)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(fù)雜程序，同時還容易出現(xiàn)較多的錯誤，建模的準(zhǔn)確性最終也難以保障。虛擬樣機技術(shù)在機械建模中的應(yīng)用，設(shè)計人員只需要給出機械的構(gòu)成以及相應(yīng)的連接形式，同時給出相關(guān)構(gòu)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(shè)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(yīng)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(jié)果的分析往往是無從下手，需要設(shè)計人員具備豐富的理論知識和設(shè)計經(jīng)驗，利用虛擬樣機技術(shù)軟件就能夠增強各種計算機結(jié)果的可視化效果，將數(shù)據(jù)結(jié)果通過圖形或者是動畫的形式表現(xiàn)出來，設(shè)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(jié)束語

虛擬技術(shù)在現(xiàn)代機械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用能夠從根本上改變機械制造的設(shè)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(shù)能夠生成一種軟產(chǎn)品的基礎(chǔ)模型，這種模型可以替代傳統(tǒng)的樣品試驗，從而預(yù)測產(chǎn)品的性能以及可制造的結(jié)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(dāng)前機械制造業(yè)的虛擬技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)該以企業(yè)的需求為動機，綜合技術(shù)本身的各種核心功能，改變產(chǎn)品生產(chǎn)和開發(fā)的復(fù)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。

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作者單位

襄陽汽車職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖北省襄陽市441021