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【摘要】
近年來，隨著國內經濟建設進程的不斷推進和快速發展，機械工程行業開辟了嶄新的天地，在面對前所未有的發展機遇的同時，機械行業內部之間的競爭也愈演愈烈。在這樣的社會背景之下，現代化的機械工程為了使自身保持健康持續穩步發展，相關企業必須要做到在可控的生產成本范圍內獲得最優的產品質量。所謂虛擬制造技術指的是通過數值仿真和模擬等相關手段來取得最低的機械產品生產成本。因此，對于現代機械工程設計而言，虛擬制造技術應用的效果直接關系著行業的發展前景。本文針對現代機械工程設計中的虛擬制造技術進行了初步的探討。
【關鍵詞】
機械工程設計；虛擬制造技術；機械設計；探究
1前言
近年來，虛擬技術在機械工程設計當中取得了廣泛的應用和發展，這是由于知識經濟時代對產品提出了低成本、快速度、高品質等一系列要求。相關數據指出，虛擬制造技術在幫助企業提升機械產品質量的同時，還可以在很大程度上降低企業的生產成本，從而獲取最大化的經濟效益。虛擬技術的應用和發展受到了很多人的關注并有著廣闊的發展前景。
2虛擬制造技術簡介
虛擬制造技術指的是通過計算機來對模型進行模擬和虛擬分析的一種方式和手段。區別于傳統的機械設計技術，現代化的虛擬制造技術在很大程度上避免了傳統保守的設計觀念和手段。虛擬制造技術實質上是機械制造對計算機的一種反射。在虛擬制造技術的支持下可以在計算機上實現對機械產品的模型設計、性能分析、產品加工等諸多功能。因此，在實際的生產過程當中就不需要再將所有的零部件產品都加工出來，幫助企業對機械產品的經營進行有計劃地管理與控制。
3虛擬制造技術的核心所在
3．1虛擬制造中的建模技術
虛擬技術的虛擬指的是通過計算機語言將現實生產當中的機械制造流程映射出來，其中涉及到很多流程和步驟，主要有模型化、形式化以及計算機化等。建模環節涉及三種模型的建立。第一，生產模型。生產模型可以宏觀的劃分為動態和靜態兩種描述。動態描述需要基于系統狀態以及需求性質均已知，然后進行全方位的預測和判斷。靜態描述主要考察的是系統生產的能力和特性。第二，產品模型。該環節的主要工作是對產品的外觀特征以及各參數進行具體的描述。第三，工藝模型。這個環節需要在產品的生產過程當中充分聯系各工藝參數，從而將現實制造系統映射出來。
3．2虛擬制造中的仿真技術
所謂仿真技術是指通過計算機語言將復雜的機械生產系統進行模型化處理，對其進行模型化和簡潔化從而獲得最終的系統模型。對于仿真得到的系統模型進行應用分析，便可以實現在虛擬狀態下對產品的性能參數進行分析。仿真和實際的生產系統是兩個互相獨立的系統，他們之間不會產生相互干擾作用，與此同時，仿真系統可以充分地利用計算機的計算能力，從而大大縮短生產過程當中所耗用的時間成本，可以幫助我們最大化地減少人力、物力以及財力的浪費。仿真技術涉及到的環節比較復雜，其中，制造的仿真和加工的仿真是兩個互相獨立的過程。
3．3虛擬制造中的虛擬現實技術
虛擬制造中的虛擬現實技術是基于計算機圖像系統、計算機顯示系統以及計算機控制等接口設備，為人類展現出一種沉浸體驗的計算機技術。虛擬現實技術主要是為了改善以往使用的傳統的計算機交互方式，從而更好地提升計算機的操作性能。此外，虛擬現實技術中的操作者、機器以及人機接口是目前為止最有力的一種仿真形式，極大地便利了人們對虛擬環境的體驗，給人以身臨其境的感覺。
4虛擬制造技術在現代機械工程中的應用
4．1具有強大的通用性和功能性
虛擬樣機技術的建立和發展離不開分析力學和多剛體動力學，這兩門學科是該技術得以快速發展的必要基礎條件，虛擬樣機技術的核心所在是解決復雜狀況下的機械系統建模問題。實際上，虛擬樣機軟件在對機械系統的運動進行分析計算的時候絕大多數采取的都是帶有約束乘子的微分方程。建立該微分方程的基礎是假設系統當中構建的自由度是六，對于多余的自由度分別進行限制，從而保證其通用性和適用性。
4．2極大的簡化了建模過程
傳統意義上的建模是在對機械系統的運動狀況進行分析的基礎上作出相應的動力分析和計算，因此，該過程當中不可避免的是對圖形的分析處理以及相關公式的大量計算?？紤]到系統運動的復雜性，所以，圖形及其公式處理都是相當繁瑣的，這就導致在對圖形分析和公式計算的時候很容易出現各種各樣的錯誤。與之相對應的虛擬制造技術當中的建模不需要做這些大量的前期工作，而僅僅需要工作人員將構建的連接方式、基本的物理參數進行輸入，然后借助強大的計算機來完成后期的分析和求解，不僅大大減少了工作量還有效提升了設計的精準度。
4．3具備高效的數據處理能力
數據處理一直以來都是一個比較繁瑣的過程，出來對數據理性的歸納分析以外還必須要求工作人員具備極高的工作素養。虛擬制造技術不僅幫助我們直觀的看到運動的整個過程，還可以對機械的性能進行全方位的掌握。
5結語
目前，虛擬制造技術在現代機械工程設計當中得到了廣泛的應用，充分實現了機械工程設計的可視化，有效提升了機械行業的生產效率和水平。虛擬制造技術作為一種全新的技術理念，為今后機械制造業的發展提供了新的思路和方向。此外，虛擬制造技術對現代機械工程設計的強大作用使得其擁有了廣闊的發展前景，必將對社會生產生活產生更深遠的影響。
作者：黃岳陽 單位：廣西強榮實業有限公司
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