邢建國

摘要：隨著現(xiàn)代化技術(shù)的不斷發(fā)展，機械工程設(shè)計也開辟了新的發(fā)展模式。在面對空前的發(fā)展機遇的同時，機械工程設(shè)計行業(yè)內(nèi)部之間的競爭也更加的激烈。而想要在這激烈的競爭市場中脫穎而出，必然要做到在可控的成本范圍之內(nèi)獲得最優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量。通過對虛擬制造技術(shù)的使用，能夠有效的幫助企業(yè)在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時降低成本。因此，對于現(xiàn)代機械工程設(shè)計而言，虛擬制造技術(shù)的效果直接關(guān)系著該行業(yè)的發(fā)展前景。本文就現(xiàn)代機械工程設(shè)計及虛擬制造技術(shù)進行簡要的分析，針對現(xiàn)代機械工程虛擬制造技術(shù)的融合進行初步研究。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代機械；工程設(shè)計；虛擬制造技術(shù)

引言

機械工程的設(shè)計應(yīng)用，主要嚴(yán)格按照使用的要求，針對機械設(shè)備運行原理、運行方式、能力及力傳遞路徑、整體架構(gòu)、潤滑法、零部件尺寸及形狀等各方面入手，科學(xué)地構(gòu)思、計算及分析，讓它轉(zhuǎn)化成具體的設(shè)計模型，作為機械制造加工全過程的核心依據(jù)。在一定程度上，可以說機械工程的設(shè)計是機械制造活動順利開展的根本保障與依據(jù)，直接影響著機械制造綜合質(zhì)量與效率。伴隨著當(dāng)前機械制造業(yè)的持續(xù)發(fā)展，對機械工程的設(shè)計水平也提出了較高的要求，廣大設(shè)計工程師必須予以高度重視，并積極探索著最佳的機械工程的設(shè)計工作突破路徑。虛擬制造科學(xué)技術(shù)，對于機械工程的設(shè)計來說便是最佳的突破手段及路徑，它可為機械工程的設(shè)計提供最得力的技術(shù)支持與保障。那么，為了能夠更好的將虛擬制造科學(xué)技術(shù)運用至機械工程的設(shè)計專項工作當(dāng)中，便需要廣大設(shè)計工程師結(jié)合以往實踐經(jīng)驗，對虛擬制造科學(xué)技術(shù)開展細(xì)致地分析與研究工作，并充分的將虛擬制造科學(xué)技術(shù)與機械工程的設(shè)計融合在一起，以提高機械工程的設(shè)計專業(yè)水平，為機械工程的設(shè)計領(lǐng)域在新時期背景下的良性發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1現(xiàn)代機械工程設(shè)計

機械設(shè)計的最終目標(biāo)是為了滿足人們現(xiàn)實生活中所需，體現(xiàn)在實際運用中的功能。讓機械產(chǎn)品更加的富有創(chuàng)新性和強大的功能，符合現(xiàn)代化科技進程，實現(xiàn)低成本高效率的優(yōu)勢特征。傳統(tǒng)的機械工程設(shè)計中，會受到現(xiàn)實條件的很多因素的影響，并且在很多的方面都會存在一定的約束性。傳統(tǒng)機械工程設(shè)計過程中，需要通過大量的數(shù)據(jù)進行嚴(yán)苛的計算與分析之后才能將數(shù)據(jù)進行確定，但是依舊不能較為準(zhǔn)確的保證數(shù)據(jù)的精確程度，在機械工程設(shè)計中，任何一個微小的數(shù)據(jù)都可能導(dǎo)致整個設(shè)計的癱瘓，所以很容易導(dǎo)致整體的設(shè)計不夠嚴(yán)謹(jǐn)。另外，在傳統(tǒng)的機械工程設(shè)計中，很多方面的設(shè)計都是通過設(shè)計人員的主觀意識進行設(shè)計，憑借自己多年的經(jīng)驗和能力進行設(shè)計，所以在對質(zhì)量的高效和生產(chǎn)合理等多個方面都無法達到較為理想的效果。與傳統(tǒng)的機械工程設(shè)計不一樣的是，現(xiàn)代機械工程設(shè)計充分利用現(xiàn)代先進的科學(xué)技術(shù)并與之融合，完美的避免了傳統(tǒng)機械工程設(shè)計中的不足。比如對計算機技術(shù)的運用，在某些數(shù)據(jù)的分析過程中，利用相關(guān)的物理學(xué)和數(shù)學(xué)等方面的科學(xué)知識，利用計算機技術(shù)進行更加精準(zhǔn)的分析。從較為主觀的傳統(tǒng)機械工程設(shè)計，逐漸向以現(xiàn)代先進科技技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代化機械工程設(shè)計進行轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)代化機械工程設(shè)計具有較為完整的知識體系，并且涉及到動態(tài)的現(xiàn)代化設(shè)計，更加符合現(xiàn)代化發(fā)展進程的需求。

2虛擬制造技術(shù)

2.1仿真技術(shù)

仿真指的是通過先進的計算機技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)的抽象化與簡潔化最終形成的系統(tǒng)模型，并且在仿真技術(shù)的基礎(chǔ)上對其進行應(yīng)用，最終得到相應(yīng)的系統(tǒng)性性能分析，仿真主要是由系統(tǒng)模型為主體的研究方法，它對實際的生產(chǎn)系統(tǒng)沒有直接的干擾作用，并且仿真系統(tǒng)可以合理地運用計算機系統(tǒng)，將現(xiàn)實中需要長時間完成的工作，可以在短時間內(nèi)迅速地完成，大大縮短了生產(chǎn)決策的時間，避免了人力、物力、財力的浪費，計算機技術(shù)還可以對模型進行仿真修復(fù)，最終找到最佳的方案，利用三維仿真軟件和PC工作站可實現(xiàn)桌面的虛擬效果，操作者可以坐在電腦前對模型進行360度無死角的實時觀察，可以通過鼠標(biāo)、軌跡球等控制端來調(diào)整觀察的角度，通過此類投入式現(xiàn)實虛擬技術(shù)，不止可以實現(xiàn)單純的運動仿真、干涉檢查等三維觀察的基本功能，而且能給設(shè)計者創(chuàng)造身臨其境的感覺，啟發(fā)設(shè)計者的創(chuàng)造性思維，為多人技術(shù)討論、技術(shù)規(guī)劃等創(chuàng)造更加廣闊的空間與真實的環(huán)境。

2.2設(shè)計模型

以往傳統(tǒng)模式的內(nèi)燃機動力模型設(shè)計，通常是由設(shè)計師手繪制圖而完成設(shè)計工作的，若客戶改變設(shè)計意向，則設(shè)計師需將最初設(shè)計圖紙全部推翻重新繪制設(shè)計圖紙及模型，不僅耗時耗力，且必將會影響到整體的工作效率與質(zhì)量。那么，在虛擬制造科學(xué)技術(shù)之下，其最為有利的應(yīng)用優(yōu)勢便在于它可結(jié)合客戶實際要求，僅需更改已設(shè)計完成的內(nèi)燃機動力模型，無從完全將最初設(shè)計圖紙全部推翻，并重新繪制設(shè)計圖紙及模型。如此一來，不僅并不會對整體的工作效率與質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，且還會提高客戶的滿意度。故對于機械工程的設(shè)計領(lǐng)域來說，虛擬制造科學(xué)技術(shù)具有較強的靈活性，這是該項技術(shù)較為明顯的優(yōu)勢。此外，通過虛擬制造科學(xué)技術(shù)在機械工程的設(shè)計領(lǐng)域中融合應(yīng)用，還可虛擬加工所設(shè)計的內(nèi)燃機動力模型，加工操作后便可對產(chǎn)品開展仿真測試?？梢哉f，這種融合了虛擬制造科學(xué)技術(shù)的機械工程設(shè)計操作模式，為產(chǎn)品制造提供科學(xué)的信息數(shù)據(jù)及參考依據(jù)，不僅有助于提高機械工程的設(shè)計水平，還可提高內(nèi)燃機機械制造效率。

2.3虛擬裝配技術(shù)

虛擬裝配技術(shù)是將計算機仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合在一起，通過仿真模型在計算機上進行機械的仿真裝配實驗，實現(xiàn)產(chǎn)品的工藝規(guī)劃、裝配、調(diào)試以及加工制造，它是將現(xiàn)實中的裝配過程采用計算機的方式呈現(xiàn)出來，虛擬裝配是在計算機虛擬的環(huán)境中，合理地利用現(xiàn)實技術(shù)將設(shè)計的機械產(chǎn)品采用三維模型的方式進行預(yù)裝配，使產(chǎn)品的性能與功能都達到最佳狀態(tài)，如發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的性能與功能不符合設(shè)計的要求，則需要進行詳細(xì)的分析、評價、規(guī)劃、仿真等改善產(chǎn)品的裝配與設(shè)計結(jié)構(gòu)，最大限度地實現(xiàn)產(chǎn)品的可裝配性與經(jīng)濟性，根據(jù)多年的機械裝配經(jīng)驗，產(chǎn)品的裝配費用占到機械產(chǎn)品總費用的30%--50%之多，有時甚至出現(xiàn)更高的現(xiàn)象，提高了機械企業(yè)的生產(chǎn)成本，虛擬裝配技術(shù)不同于傳統(tǒng)的裝配技術(shù)，它是一種新型的產(chǎn)品研發(fā)模式，其主要的作用就是建立虛擬產(chǎn)品模型和虛擬裝配環(huán)境，并將其合理地應(yīng)用到產(chǎn)品的實際生產(chǎn)當(dāng)中，有效地對產(chǎn)品的性能與可裝配性進行合理的評價，以達到縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期、降低機械產(chǎn)品裝配的成本、提高機械企業(yè)的經(jīng)濟效益的目的。

結(jié)語

內(nèi)燃機，它屬于動力機械的一種，主要通過在機器設(shè)備內(nèi)部燃燒燃料把排放出來的熱能科學(xué)轉(zhuǎn)換成動力的一種熱力式發(fā)動機，在汽車、輪船、摩托車等機械制造領(lǐng)域中所廣泛應(yīng)用。在機械工程的設(shè)計領(lǐng)域中，在實施內(nèi)燃機動力設(shè)計期間，對于設(shè)計技術(shù)的專業(yè)要求相對較高。為了能夠進一步提高機械工程的設(shè)計水平，就需廣大設(shè)計師能夠提高對虛擬制造該項科學(xué)技術(shù)的重視程度，并積極投身于技術(shù)實踐探索當(dāng)中，積累更多的設(shè)計技術(shù)操作經(jīng)驗，充分發(fā)揮虛擬制造該項科學(xué)技術(shù)融合應(yīng)用優(yōu)勢，不斷提高機械工程的設(shè)計工作專業(yè)水平，設(shè)計出最符合客戶需求的內(nèi)燃機等相關(guān)機械設(shè)備，也為后期的機械制造加工提供便利條件，讓機械工程的設(shè)計領(lǐng)域能夠翻開新的發(fā)展篇章，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1]徐佳俊，戴晴華，田文勝.基于虛擬制造技術(shù)的大型內(nèi)燃機機體加工關(guān)鍵技術(shù)研究[J].內(nèi)燃機與配件，2018，11（11）：302-304.

[2]楊舒然.現(xiàn)代機械工程設(shè)計領(lǐng)域虛擬制造技術(shù)的運用[J].科技風(fēng)，2018（06）：153.

（作者單位：博思特能源裝備（天津）股份有限公司）