摘要：虚拟制造技术是现代机械工程设计领域的重要组成部分，也是市场经济持续发展的要求。并有利于加强对现代工程设计各个方面的掌握，从而为虚拟制造技术的应用提供科学合理的规划。提高应用效果，提高经济效益和社会效益。
关键词：机械工程设计；虚拟制造；技术
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和应用。它给制造业带来了一个新概念。它既是一种先进的制造技术，也是一种先进的制造理念。这种新型制造技术为制造业的发展指明了方向，减少了资源的浪费，实现了绿色制造，使制造业达到了前所未有的高度整合和优化。它为先进制造技术的进一步发展提供了更广阔的空间，是现代制造信息化进程中一个不可逾越的阶段。本文对虚拟制造技术在现代机械工程设计中的应用进行了研究和探讨。
一、虚拟制造技术的特点
当前我国虚拟制造应用的重点研究方向是基于我国国情，进行产品的三维虚拟设计、加工过程仿真和产品装配仿真，主要是研究如何生成可信度高的产品虚拟样机，在产品设计阶段能够以较高的置信度预测所设计产品的最终性能和可制造性。
相对于传统的机械制造技术来说，虚拟制造技术的特点是其以虚拟的环境为基础，强调对计算机技术的应用，因此它的设计技术性更强，设计观念也比较新颖。并且相关的工作人员也可以利用建立的模型进行虚拟装配，从中发现其存在的问题，并通过研究分析，找出相应的解决措施，进而在虚拟制造技术的实际应用过程中，能够保证其精确度。除此之外，虚拟制造技术还可以通过计算机来实现对零件的改装，这种操作方式更加的简洁方便，并且还能在改装完成之后形成一个新的模型，大大降低出错的概率，提高其产品的质量，最终提高市场竞争力。
二、虚拟制造过程
利用计算机仿真技术，可以在加工方法、加工顺序、工艺选择、工艺参数选择、加工过程、装配过程、构件之间的配合等方面建立建模；以及运动物体的机动性。提前发现存在的缺陷和问题，从而优化生产工艺，提高加工效率。
1.虚拟制造的模型设计
传统的设计模型是设计者通过手绘作图完成的，一旦客户的意向发生改变，设计者需要推翻原先的设计图，进行重新设计和制定模型。虚拟制造的模型设计的方便性在于可以根据客户的要求只对设计好的模型进行部分修改。因此，虚拟制造的模型设计具有灵活性强的特点。虚拟制造的模型设计除了具有灵活性强的特点外，最重要的是虚拟制造技术，可以对设计的模型进行虚拟加工，加工之后又可以对产品进行仿真实验。这种模式，对产品在实际制造中提供了非常有用的参考价值和信息。
2.模型设计的步骤
一个完整的模型设计出来，需要很多步骤和程序。从模型的结构来讲，模型的设计可以分为三个步骤：元模型的设计、机构模型的设计和产品模型的设计。首先，元模型的设计是模型设计的第一道工序，通常是模型的最基本的构造的设计。
三、虚拟制造技术中的关键技术
1.虚拟制造技术中的建模技术
虚拟制造技术是指通过计算机技术将现实中的机械工程、制造工程的流程反应出来，将现实中的制造过程数字化，信息化，规模化和计算机化。虚拟制造技术的建设过程涉及到三种模型的建立。第一种模型是生产模型。而生产模型主要分为静态模型和动态模型两种类型。静态模型是指生产模型的性能和功能，动态模型是指产品所表现出来的生命周期和主要用途。第二就是产品模型。产品模型主要考究的是虚拟制造技术所产生的模型的外观。第三种模型就是工艺模型。这种模型是要在用虚拟制造技术建设模型的过程当中，联系各种工艺数据，最后将现实中的制造过程映射出来。
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2.虚拟制造技术中的仿真技术
虚拟制造技术的仿真技术，就是说用虚拟制造技术，通过互联网技术的叠加，将现实的生产过程，通过数字化和模型化，最终展示出来。在仿真技术的支持下，就可以通过对所产生的模型进行各种分析，最后研究出现实当中如果建立这种模型是否真实有用。仿真技术和现实生产是两种完全分离，并且独立的生产过程。但是虚拟制造技术中的仿真技术会对现实生产过程中实际模型的建立有着指导作用，而且仿真技术在建设模型的过程当中可以极大限度的利用高效的计算机技术，节约了大量的时间和资源，并且可以建设出比较完善的模型。
3.仿真技术
仿真技术就是通过对计算机语言的充分利用，从而将复杂的机械生产系统模型化的技术，最终能够获得一个完整系统的系统模型，并且能够通过对仿真技术的应用来加强对模型的应用，达到很好的应用效果，从而形成一个科学全面的性能分析。
四、虚拟制造技术在现代机械工程中的应用
1.强大的通用性和功能性
力学对虚拟样机技术的建立和发展做出了非常大的贡献，它也是虚拟样机技术发展的前提和基础。虚拟样机技术主要解决的问题是对于复杂状况下的机械系统建模问题。而在实际的过程上，大部分的虚拟样机软件应用的是带约束乘子的微分方程，其核心是每个构建都有六个自由度，并且还要求限制其他多余的自由度，以此来增强其通用性和适用性。
2.简化建模过程
对于传统的机械建模来说，它主要分析的是机械系统的运动状况，并在此基础上进行一些动力分析和计算。因此，在分析和计算的过程中要应用到很多的图形的分析处理和公式计算。但是，因为对于系统运动的分析过程较为复杂，还要包括对于图形和公式的分析推导，极容易出现错误。这时就可以充分的体现出虚拟制造技术的优势，虚拟制造技术在建模过程中不需要做这些复杂的工作，只需要相关的工作人员将构建的连接方式通过计算机来输入一项相关的物理参数就可以。
3.增强特种设备的安全性
在现代机械工程中应用虚拟制造技术可以在很大程度上提高特种设备的安全性，通过对各种工况进行仿真实验，增强特种设备的可靠性，并且为特种设备的进一步维修改造，制造合理的安全操作规划提供依据。
4.增强特种设备的规范管理
通过虚拟制造技术来对一些危险性较大的特种设备进行设计，并将虚拟制造技术与其他的分析研究技术相结合，深入的分析研究特种设备，从而提出更加科学的特种设备设计参数，增强特种设备设计的规范性。
五、结论
总而言之，虚拟制造技术在促进制造技术发展的过程中具有很重要的作用。虚拟制造是实现实际生产制造的本质过程，是一种通过计算机虚拟的各种模型来模拟、预估产品在功能、性能及可加工性等各方面可能存在的问题，提高经营者和制造者的预测和决策水平，使得制造技术不再主要依赖于经验，从而使制造业发展到了全方位预报的新阶段。在不久的将来，随着世界和国内人士对虚拟制造技术研究的不断深入，使其广泛应用到现代的制造行业的日子已不再遥远，终将成为我国乃至世界的知名制造企业实现信息化、现代化的必经之路。
参考文献：
[1]皇甫冬娥.现代机械工程设计中的虚拟制造技术探讨[J].魅力中国，2016（51）：283.
[2]徐志，汪洪波.现代机械工程设计中的虚拟制造技术探讨[J].建筑工程技术与设计，2017（21）：4121.
[3]陈伟泽.现代机械工程设计中的虚拟制造技术探讨[J].商品与质量，2017（04）：25.
论文作者:王涛
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/21
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