計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中的應(yīng)用

樊凌峰/湖北工程學(xué)院新技術(shù)學(xué)院信息工程系

計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中的應(yīng)用

樊凌峰/湖北工程學(xué)院新技術(shù)學(xué)院信息工程系

計(jì)算機(jī)具有強(qiáng)大信息存儲(chǔ)與傳遞功能，隨著信息化時(shí)代的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，現(xiàn)代制造業(yè)與我們生活中的日常用品息息相關(guān)，制造業(yè)主要是加工與裝備產(chǎn)品，現(xiàn)代制造業(yè)很好的利用了科學(xué)技術(shù)與信息技術(shù)，使得制造業(yè)的工作效率大大提高了.

計(jì)算機(jī)；虛擬制造；技術(shù)；現(xiàn)代；制造業(yè)

計(jì)算機(jī)在人們的日常生活與工作中越來(lái)越普及，而計(jì)算機(jī)的虛擬技術(shù)可以大大提高計(jì)算機(jī)的工作效率以及制造業(yè)的工作效率，制造業(yè)在城市建設(shè)中是必不可少的組成部分，它可以提供人們?nèi)粘Ｋ璧漠a(chǎn)品，但是隨著數(shù)量越來(lái)越多，競(jìng)爭(zhēng)也愈發(fā)激烈，所以，制造業(yè)想要提高自己的競(jìng)爭(zhēng)力，必須不斷創(chuàng)新與改進(jìn)，必須將計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)很好的應(yīng)用在生產(chǎn)與工作中，中國(guó)的經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)是多元化的，并且隨著科技的進(jìn)步在不斷變化，制造業(yè)必須具有高瞻遠(yuǎn)矚，運(yùn)用符合高效的、合理的、科學(xué)的技術(shù)去發(fā)展以及面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)，下面我們主要介紹下虛擬制造、虛擬制造需要的技術(shù)來(lái)引出計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中應(yīng)用。

一、虛擬制造的定義與意義

計(jì)算機(jī)在虛擬制造中的用處主要是，產(chǎn)品在實(shí)際制造的過(guò)程中，把設(shè)計(jì)、檢測(cè)等過(guò)程可以在計(jì)算機(jī)中演示一遍，從而對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)進(jìn)行修改與加工，即計(jì)算機(jī)具有虛擬演示的作用。虛擬制造是采用計(jì)算機(jī)仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在高性能計(jì)算機(jī)及高速網(wǎng)絡(luò)的支持下，在計(jì)算機(jī)上群組協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗(yàn)等產(chǎn)品制造的本質(zhì)過(guò)程，以增強(qiáng)制造過(guò)程各級(jí)的決策與控制能力。虛擬制造對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、定型以及最終完成具有重要作用，但是這些過(guò)程必須通過(guò)計(jì)算的功能展現(xiàn)出來(lái)，虛擬過(guò)程其實(shí)就是模擬一遍，這樣可以節(jié)約成本，并且可以制造出相對(duì)較完美的產(chǎn)品，具有環(huán)保性，并且符合可持續(xù)發(fā)展的要求，經(jīng)過(guò)不斷的嘗試與經(jīng)驗(yàn)的積累，制造業(yè)的工作人員也可以提升對(duì)產(chǎn)品的判斷與預(yù)測(cè)能力，而且可以有效的檢測(cè)產(chǎn)品的好壞，決定對(duì)產(chǎn)品的研發(fā)是繼續(xù)還是舍棄，有效的提高了工作效率，縮短了制造業(yè)生產(chǎn)的時(shí)間。

二、虛擬制造需要的技術(shù)

1.產(chǎn)品主模型技術(shù)。主模型是產(chǎn)品制造過(guò)程中工作人員設(shè)計(jì)出的對(duì)產(chǎn)品的特定形狀與功能等的定義。主模型在產(chǎn)品的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)以及制造過(guò)程中都會(huì)用到，所以具有極其重要的作用與影響，主模型可以用數(shù)字表示，可以用書面的形式清晰的呈現(xiàn)在相關(guān)人員的面前，所以可以更好的對(duì)其進(jìn)行修改與完善。

2.綜合可視化技術(shù)。主要包括多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)以及仿真技術(shù)；虛擬制造系統(tǒng)和現(xiàn)實(shí)制造系統(tǒng)之間的映射，虛擬工廠、虛擬車間、虛擬生產(chǎn)線、虛擬設(shè)備、虛擬單元、虛擬傳感器以及其他各種虛擬設(shè)備的重組性技術(shù)和重用性技術(shù)；虛擬制造系統(tǒng)的集成開發(fā)平臺(tái)包括的用戶開發(fā)環(huán)境、體系結(jié)構(gòu)以及構(gòu)件庫(kù)等；虛擬公司的技術(shù)、調(diào)度、組織以及控制策略。

三、計(jì)算機(jī)虛擬制造技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)的應(yīng)用極其廣泛，比如航空航天領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域等等。國(guó)外的很多飛機(jī)的設(shè)計(jì)都是利用了計(jì)算機(jī)的虛擬技術(shù)，因?yàn)轱w機(jī)的制造成本很高，制造的過(guò)程不僅非常復(fù)雜而且耗時(shí)耗力，虛擬技術(shù)可以很好的避免這些問(wèn)題，從飛機(jī)的研發(fā)設(shè)計(jì)，以及修改過(guò)程等方面都可以很好的進(jìn)行改善，從而制造出更強(qiáng)大功能的飛機(jī)，對(duì)軍事以及科技領(lǐng)域做出了巨大的貢獻(xiàn)。并且國(guó)外的一些飛機(jī)從設(shè)計(jì)、裝配、檢測(cè)等過(guò)程都是通過(guò)計(jì)算的虛擬技術(shù)做成的，這樣使得飛機(jī)做成后，在試飛的過(guò)程中，非常成功，所以，計(jì)算機(jī)的虛擬制造技術(shù)既縮短了制造的時(shí)間，也縮小了制造的經(jīng)費(fèi)，而且還保證的產(chǎn)品的質(zhì)量。下面我們來(lái)看一看在制造業(yè)中計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)運(yùn)用比較好的技術(shù)是哪些：

1.產(chǎn)品的外形設(shè)計(jì)。在產(chǎn)品的外形設(shè)計(jì)過(guò)程中，如果使用現(xiàn)實(shí)的設(shè)計(jì)成果，為了節(jié)省時(shí)間，就不可能設(shè)計(jì)比較復(fù)雜耗時(shí)的外形，這樣既影響了產(chǎn)品的個(gè)性化美觀性，也影響了產(chǎn)品的創(chuàng)新性。簡(jiǎn)單的外形既不能吸引人的眼球，也不能提高設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造性與創(chuàng)新精神。千篇一律的造型容易使人感到疲乏。而虛擬技術(shù)可以用其簡(jiǎn)單快捷的設(shè)計(jì)方式，制造出復(fù)雜多變的造型形狀，并且虛擬技術(shù)可以對(duì)其設(shè)計(jì)出的方案隨時(shí)隨地進(jìn)行修改與檢測(cè)，具有靈活性，而且省時(shí)省力，可以節(jié)約成本，被廣泛的應(yīng)用于制造業(yè)的加工與配置領(lǐng)域。

2.產(chǎn)品的布局設(shè)計(jì)。產(chǎn)品的布局設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，但是通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)直觀性設(shè)計(jì)，從而避免潛在的不合理問(wèn)題以及其他干涉。

3.產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)仿真。產(chǎn)品在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須正確解決運(yùn)動(dòng)構(gòu)件在工作時(shí)的所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)關(guān)系，并完成運(yùn)動(dòng)范圍的設(shè)計(jì)，以及潛在的運(yùn)動(dòng)干涉檢查，還有產(chǎn)品動(dòng)力學(xué)性能、剛度、強(qiáng)度等。

4.熱加工工藝模擬。利用物理模擬和數(shù)值模擬方法，對(duì)金屬材料的熱成形過(guò)程以及材料成形的過(guò)程在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行仿真動(dòng)態(tài)模擬，預(yù)測(cè)在不同條件下成形的材料的性能、組織和質(zhì)量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)熱成形件的性能與質(zhì)量的整體優(yōu)化設(shè)計(jì)。

5.加工過(guò)程仿真。產(chǎn)品設(shè)計(jì)的加工方法、可加工性、合理性，工藝參數(shù)與機(jī)床的選用，加工過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的產(chǎn)品加工缺陷等等問(wèn)題，都需要進(jìn)行分析、仿真、處理。

6.產(chǎn)品裝配仿真。機(jī)械產(chǎn)品的可裝配性以及配合性是設(shè)計(jì)人員常會(huì)犯錯(cuò)誤的地方，由于虛擬制造技術(shù)可以在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段就實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的裝配，因此可以發(fā)現(xiàn)裝配存在的問(wèn)題并進(jìn)行修改，從而保證虛擬樣機(jī)與產(chǎn)品工作性能評(píng)測(cè)在虛擬制造中，產(chǎn)品的使用情況也可以進(jìn)行模擬，因此可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，存在的問(wèn)題，并進(jìn)行修改，以提高產(chǎn)品的一次性試驗(yàn)成功率。

四、結(jié)束語(yǔ)

虛擬制造想要發(fā)揮功效必須用于計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)，計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)是提高制造業(yè)綜合水平的有效方式，計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)可以節(jié)約制造的實(shí)際、節(jié)省制造的成本，是制造業(yè)的管理者使用比較廣泛的技術(shù)，它既可以設(shè)計(jì)出復(fù)雜的造型也可以通過(guò)呈現(xiàn)出的方案對(duì)其進(jìn)行更好的改善與修改，使得制造出的產(chǎn)品功能更加強(qiáng)大。

[1]張濱.虛擬技術(shù)在現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用探究[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2010（15）.

[2]王劍鋒，蔡黔鷹，韓贏.基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中的應(yīng)用研究[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2010（9）.

[3]劉文霞，高萬(wàn)良.數(shù)字技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中的應(yīng)用[J].包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，211 （4）.