張亞明

【摘要】虛擬制造技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)械工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重要組成部分，也是適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的要求，有利于加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)各方面的掌握，以便于對(duì)虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用工作進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃，提高運(yùn)用的效果，提高其經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械工程設(shè)計(jì);虛擬制造;技術(shù)

一、虛擬制造技術(shù)的特點(diǎn)

相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)來(lái)說(shuō)，虛擬制造技術(shù)的特點(diǎn)是其以虛擬的環(huán)境為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，因此它的設(shè)計(jì)技術(shù)性更強(qiáng)，設(shè)計(jì)觀念也比較新穎。并且相關(guān)的工作人員也可以利用建立的模型進(jìn)行虛擬裝配，從中發(fā)現(xiàn)其存在的問(wèn)題，并通過(guò)研究分析，找出相應(yīng)的解決措施，進(jìn)而在虛擬制造技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，能夠保證其精確度。除此之外，虛擬制造技術(shù)還可以通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的改裝，這種操作方式更加的簡(jiǎn)潔方便， 并且還能在改裝完成之后形成一個(gè)新的模型，大大降低出錯(cuò)的概率，提高其產(chǎn)品的質(zhì)量，最終提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

二、虛擬制造過(guò)程

1.虛擬制造的模型設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模型是設(shè)計(jì)者通過(guò)手繪作圖完成的，一旦客戶的意向發(fā)生改變，設(shè)計(jì)者需要推翻原先的設(shè)計(jì)圖，進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和制定模型。虛擬制造的模型設(shè)計(jì)的方便性在于可以根據(jù)客戶的要求只對(duì)設(shè)計(jì)好的模型進(jìn)行部分修改。因此，虛擬制造的模型設(shè)計(jì)具有靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)。虛擬制造的模型設(shè)計(jì)除了具有靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)外，最重要的是虛擬制造技術(shù)，可以對(duì)設(shè)計(jì)的模型進(jìn)行虛擬加工，加工之后又可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。這種模式，對(duì)產(chǎn)品在實(shí)際制造中提供了非常有用的參考價(jià)值和信息。

2.模型設(shè)計(jì)的步驟

一個(gè)完整的模型設(shè)計(jì)出來(lái)，需要很多步驟和程序。從模型的結(jié)構(gòu)來(lái)講，模型的設(shè)計(jì)可以分為三個(gè)步驟：元模型的設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)模型的設(shè)計(jì)和產(chǎn)品模型的設(shè)計(jì)。首先，元模型的設(shè)計(jì)是模型設(shè)計(jì)的第一道工序，通常是模型的最基本的構(gòu)造的設(shè)計(jì)。

三、虛擬制造技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)

1.虛擬制造技術(shù)中的建模技術(shù)

虛擬制造技術(shù)是指通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)將現(xiàn)實(shí)中的機(jī)械工程、制造工程的流程反應(yīng)出來(lái)，將現(xiàn)實(shí)中的制造過(guò)程數(shù)字化，信息化， 規(guī)模化和計(jì)算機(jī)化。虛擬制造技術(shù)的建設(shè)過(guò)程涉及到三種模型的建立。第一種模型是生產(chǎn)模型。而生產(chǎn)模型主要分為靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型兩種類型。靜態(tài)模型是指生產(chǎn)模型的性能和功能，動(dòng)態(tài)模型是指產(chǎn)品所表現(xiàn)出來(lái)的生命周期和主要用途。第二就是產(chǎn)品模型。產(chǎn)品模型主要考究的是虛擬制造技術(shù)所產(chǎn)生的模型的外觀。第三種模型就是工藝模型。這種模型是要在用虛擬制造技術(shù)建設(shè)模型的過(guò)程當(dāng)中，聯(lián)系各種工藝數(shù)據(jù)，最后將現(xiàn)實(shí)中的制造過(guò)程映射出來(lái)。

2.虛擬制造技術(shù)中的仿真技術(shù)

虛擬制造技術(shù)的仿真技術(shù)，就是說(shuō)用虛擬制造技術(shù)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的疊加，將現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)過(guò)程，通過(guò)數(shù)字化和模型化，最終展示出來(lái)。在仿真技術(shù)的支持下，就可以通過(guò)對(duì)所產(chǎn)生的模型進(jìn)行各種分析，最后研究出現(xiàn)實(shí)當(dāng)中如果建立這種模型是否真實(shí)有用。仿真技術(shù)和現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)是兩種完全分離，并且獨(dú)立的生產(chǎn)過(guò)程。但是虛擬制造技術(shù)中的仿真技術(shù)會(huì)對(duì)現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)際模型的建立有著指導(dǎo)作用，而且仿真技術(shù)在建設(shè)模型的過(guò)程當(dāng)中可以極大限度的利用高效的計(jì)算機(jī)技術(shù)，節(jié)約了大量的時(shí)間和資源，并且可以建設(shè)出比較完善的模型。

3.仿真技術(shù)

仿真技術(shù)就是通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的充分利用，從而將復(fù)雜的機(jī)械生產(chǎn)系統(tǒng)模型化的技術(shù)，最終能夠獲得一個(gè)完整系統(tǒng)的系統(tǒng)模型，并且能夠通過(guò)對(duì)仿真技術(shù)的應(yīng)用來(lái)加強(qiáng)對(duì)模型的應(yīng)用，達(dá)到很好的應(yīng)用效果，從而形成一個(gè)科學(xué)全面的性能分析。

四、虛擬制造技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械工程中的應(yīng)用

1.強(qiáng)大的通用性和功能性

力學(xué)對(duì)虛擬樣機(jī)技術(shù)的建立和發(fā)展做出了非常大的貢獻(xiàn)，它也是虛擬樣機(jī)技術(shù)發(fā)展的前提和基礎(chǔ)。虛擬樣機(jī)技術(shù)主要解決的問(wèn)題是對(duì)于復(fù)雜狀況下的機(jī)械系統(tǒng)建模問(wèn)題。而在實(shí)際的過(guò)程上， 大部分的虛擬樣機(jī)軟件應(yīng)用的是帶約束乘子的微分方程，其核心是每個(gè)構(gòu)建都有六個(gè)自由度，并且還要求限制其他多余的自由度， 以此來(lái)增強(qiáng)其通用性和適用性。

2.簡(jiǎn)化建模過(guò)程

對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械建模來(lái)說(shuō)，它主要分析的是機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀況，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行一些動(dòng)力分析和計(jì)算。因此，在分析和計(jì)算的過(guò)程中要應(yīng)用到很多的圖形的分析處理和公式計(jì)算。但是， 因?yàn)閷?duì)于系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的分析過(guò)程較為復(fù)雜，還要包括對(duì)于圖形和公式的分析推導(dǎo)，極容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。這時(shí)就可以充分的體現(xiàn)出虛擬制造技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，虛擬制造技術(shù)在建模過(guò)程中不需要做這些復(fù)雜的工作，只需要相關(guān)的工作人員將構(gòu)建的連接方式通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)輸入一項(xiàng)相關(guān)的物理參數(shù)就可以。

3.增強(qiáng)特種設(shè)備的安全性

在現(xiàn)代機(jī)械工程中應(yīng)用虛擬制造技術(shù)可以在很大程度上提高特種設(shè)備的安全性，通過(guò)對(duì)各種工況進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)特種設(shè)備的可靠性，并且為特種設(shè)備的進(jìn)一步維修改造，制造合理的安全操作規(guī)劃提供依據(jù)。

4.增強(qiáng)特種設(shè)備的規(guī)范管理

通過(guò)虛擬制造技術(shù)來(lái)對(duì)一些危險(xiǎn)性較大的特種設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)， 并將虛擬制造技術(shù)與其他的分析研究技術(shù)相結(jié)合，深入的分析研究特種設(shè)備，從而提出更加科學(xué)的特種設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)，增強(qiáng)特種設(shè)備設(shè)計(jì)的規(guī)范性。

五、結(jié)論

總而言之，虛擬制造技術(shù)在促進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中具有很重要的作用。虛擬制造是實(shí)現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)制造的本質(zhì)過(guò)程，是一種通過(guò)計(jì)算機(jī)虛擬的各種模型來(lái)模擬、預(yù)估產(chǎn)品在功能、性能及可加工性等各方面可能存在的問(wèn)題，提高經(jīng)營(yíng)者和制造者的預(yù)測(cè)和決策水平，使得制造技術(shù)不再主要依賴于經(jīng)驗(yàn)，從而使制造業(yè)發(fā)展到了全方位預(yù)報(bào)的新階段。在不久的將來(lái)，隨著世界和國(guó)內(nèi)人士對(duì)虛擬制造技術(shù)研究的不斷深入，使其廣泛應(yīng)用到現(xiàn)代的制造行業(yè)的日子已不再遙遠(yuǎn)，終將成為我國(guó)乃至世界的知名制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)信息化、現(xiàn)代化的必經(jīng)之路。

參考文獻(xiàn)：

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