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摘要：虚拟制造技术是虚拟现实技术和计算机仿真技术在制造领域的综合发展及应用，它为制造业带来全新的概念。它既是一项先进制造技术又是一种先进制造理念，这项新兴的制造技术为制造业的发展指明了方向，减少了资源浪费，实现了绿色制造，使制造业达到了前所未有的高度集成化与优化。本文主要探究了虚拟制造技术的核心以及虚拟制造技术在现代机械设计的运用，以供参考。
关键词：虚拟制造技术；机械设计；运用
引言：虚拟制造是20世纪80年代后期美国首先提出来的一种新思想，它是利用信息技术、仿真技术、计算机技术等对现实制造活动中的人、物、信息及产品设计、工艺规划、加工制造等生产过程进行全面的仿真，以发现制造中可能出现的问题，预测、检测、评价产品性能和产品的可制造性等，在产品实际生产前就采取预防措施，确保产品一次性开发成功，以达到降低成本、缩短产品开发周期、增强企业竞争力的目的。
一、虚拟制造技术的内涵
虚拟制造是实际制造过程在计算机的本质实现，即采用计算机仿真与虚拟现实技术，在计算机上实现产品开发、制造以及管理与控制等制造的本质过程，以增强制造过程各级的决策与控制能力。虚拟制造不是一成不变的技术，而是一个不断吸收各种高新技术而不断丰富其内涵的动态技术系统，它通过计算机虚拟环境和模型来模拟生产场景和预估产品功能、性能及可加工性等方面可能存在的问题，从而提高人们的预测和决策水平，它为工程师提供了从产品概念的形成、设计到制造全过程的三维可视及交互环境，使得制造技术走出主要依赖于经验的狭小天地，发展到了全方位预报的新阶段，它不是原有单项制造仿真技术的简单组合，而是在相关理论和已积累知识的基础上对制造知识进行系统化组织。
二、虚拟制造技术的核心
1、建模技术
虚拟技术的虚拟化是指通过计算机语言对现实生产中的机械制造过程进行映射。所涉及的过程和步骤很多，包括建模、形式化和计算机化。建模过程中涉及的三种模型的建立。第一，生产模式。生产模型可分为动态描述和静态描述两种。动态描述需要根据系统的状态和需求的本质来了解，然后在各个方向进行预测和判断。根据相关数据，虚拟制造技术可以帮助企业提高机械产品的质量，同时也能在很大程度上降低企业的生产成本，从而获得最大的经济效益。其次，产品模型。这个环节的主要工作是描述产品的外观特征和参数。第三，过程模型。该环节需要对产品生产过程中的工艺参数进行全面的衔接，从而绘制出实际的制造系统。
2、仿真技术
所谓的仿真技术就是用计算机语言对复杂的机械生产系统进行建模，并对其进行建模和简化，以获得最终的系统模型。通过仿真得到的系统模型的应用分析，可以实现对虚拟状态下产品性能参数的分析。仿真和实际生产系统是两个独立的系统。他们互不干涉。同时，仿真系统可以充分利用计算机的计算能力，大大缩短了生产过程中所使用的时间成本，可以帮助我们最大限度地减少人力、物力和财力资源的浪费。仿真技术涉及更复杂的环节，其中，模拟制造和加工仿真是两个独立的过程。
3、虚拟现实技术
虚拟制造中的虚拟现实技术是以计算机图像系统、计算机显示系统和计算机控制为基础的一种接口技术，它为人类展示了一种身临其境的计算机技术。虚拟现实技术主要是为了改进过去使用的传统计算机交互方法，从而更好地提高计算机的运行性能。此外，虚拟现实技术中的操作员、机器和人机界面是迄今为止最强大的仿真形式，极大地促进了人们对虚拟环境的体验，给人们一种身临其境的感觉。
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三、虚拟制造技术在现代机械设计的运用
1、虚拟产品概念设计
概念设计是创造性思维的一种体现，概念产品是一种理想化的物质形式。概念设计是指对产品起始的设计构思，目的是为了捕捉产品的基本形态。概念设计是产品设计过程中的重要阶段，因为产品成本的60%～70%是概念设计决定的。虚拟概念设计使用虚拟现实技术，为设计者提供基于语言识别和手势跟踪的输入方式，设计者可随时在三维虚拟环境中操纵产品及零件并改变或修改产品的各种形态建模，并可以在三维空间中对设计对象进行观察和操作，其目的是获得足够多的有关产品式样和形状的信息，达到满意效果。虚拟现实技术在产品概念设计中的应用，使设计师的设计思路和设计表达更加形象逼真，让人更多了一种直观亲切的交互感受。这样的开发设计大大减少了投放市场的风险性，保证产品开发一次性成功。设计时可以针对不同用户及爱好者的需求，在不同的虚拟环境中，让他们亲自体验修改模型的感受，充分感受了自己所喜爱的产品在虚拟环境中的“真实”情况。
2、虚拟设计
虚拟设计就是设计人员在设计一个虚拟的产品，通过分析、研究、检查所设计的产品是否满足设计要求，有问题及时修改，使产品设计更为完善。虚拟设计涉及许多的学科和专业技术，属于多学科交互技术，在工程设计上，目前提出两种基于虚拟现实的工程设计方法。一种是利用现有的CAD 系统产生模型，将其转换成虚拟现实软件支持的格式，然后将模型输入到虚拟现实软件的环境中，完成虚拟产品的设计，用户充分利用各种增强的效果设备。另一种是VR-CAD 系统，将虚拟现实技术引入CAD 环境，这种设计环境中的对象不仅具有外形，还有重量、材料特性、表面硬度及一些内在的物理性能、功能作用等信息。对象之间相互作用时能反映出对象内部结构状态等随外部输入的实时改变。设计者直接在虚拟环境中参与设计，采用虚拟设计可以对产品外形设计、产品布局设计、产品运动和动力仿真设计，避免可能出现的干涉和其它不合理问题；同时可以检查运动构件工作时的运动协调关系。
3、虚拟制造
虚拟制造是实际制造过程在计算机上的映射，即采用计算机仿真与虚拟现实技术，在高性能计算机及高速网络的支持下，在计算机上群组协同工作，将与产品制造相关的各种过程与技术集成在三维、动态的仿真真实过程的实体数字模型上，实现产品设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验及企业各级过程的管理与控制等产品制造的本质过程，以增强制造过程各级的决策与控制能力。虚拟制造技术在航空航天、汽车等领域中的应用尤为典型。虚拟制造在汽车领域的应用涉及汽车的整个生命周期，它可以在汽车生产设备、工装和模具，甚至汽车设计前，很容易将生产系统和工艺过程进行建模、修改、分析及优化。
四、结束语
目前，虚拟制造技术在现代机械工程设计中得到了广泛的应用。充分实现了机械工程设计的可视化，有效地提高了机械工业的生产效率和技术水平。虚拟制造技术作为一种新的技术概念，为未来机械制造业的发展提供了新的思路和方向。此外，虚拟制造技术在现代机械工程设计中的强大作用使其具有广阔的发展前景，必将对社会生产和生活产生深远的影响。
参考文献
[1]戴晴华，易迪升，田文胜，周小青，喻江波.虚拟制造技术及其在工程机械中的应用[J].中国工程机械学报.2017（02）
[2]强军，黄贻培.CAD在现代工程设计及虚拟制造中的应用[J].重庆文理学院学报（自然科学版）.2018（04）
[3]陶表达，姚桂玲.虚拟技术在现代机械产品研发中的应用[J].湖北第二师范学院学报.2017（02）
[4]吴雄光，杨亮，何忆斌，阎博文.数字化虚拟制造在制造业的应用[J].采矿技术.2018（03）
论文作者:赵箭
论文发表刊物:《城镇建设》2019年15期
论文发表时间:2019/11/1
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