計算機虛擬技術(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

計算機虛擬技術(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

計算機具有強大信息存儲與傳遞功能，隨著信息化時代的發(fā)展，計算機的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，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.

計算機；虛擬制造；技術(shù)；現(xiàn)代；制造業(yè)

計算機在人們的日常生活與工作中越來越普及，而計算機的虛擬技術(shù)可以大大提高計算機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)量越來越多，競爭也愈發(fā)激烈，所以，制造業(yè)想要提高自己的競爭力，必須不斷創(chuàng)新與改進(jìn)，必須將計算機虛擬技術(shù)很好的應(yīng)用在生產(chǎn)與工作中，中國的經(jīng)濟市場是多元化的，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，運用符合高效的、合理的、科學(xué)的技術(shù)去發(fā)展以及面對競爭，下面我們主要介紹下虛擬制造、虛擬制造需要的技術(shù)來引出計算機虛擬技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中應(yīng)用。

一、虛擬制造的定義與意義

計算機在虛擬制造中的用處主要是，產(chǎn)品在實際制造的過程中，把設(shè)計、檢測等過程可以在計算機中演示一遍，從而對產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)進(jìn)行修改與加工，即計算機具有虛擬演示的作用。虛擬制造是采用計算機仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)，在高性能計算機及高速網(wǎng)絡(luò)的支持下，在計算機上群組協(xié)同工作，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗等產(chǎn)品制造的本質(zhì)過程，以增強制造過程各級的決策與控制能力。虛擬制造對產(chǎn)品的設(shè)計、定型以及最終完成具有重要作用，但是這些過程必須通過計算的功能展現(xiàn)出來，虛擬過程其實就是模擬一遍，這樣可以節(jié)約成本，并且可以制造出相對較完美的產(chǎn)品，具有環(huán)保性，并且符合可持續(xù)發(fā)展的要求，經(jīng)過不斷的嘗試與經(jīng)驗的積累，制造業(yè)的工作人員也可以提升對產(chǎn)品的判斷與預(yù)測能力，而且可以有效的檢測產(chǎn)品的好壞，決定對產(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)品制造過程中工作人員設(shè)計出的對產(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)計以及制造過程中都會用到，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)實技術(shù)、計算機可視化技術(shù)以及仿真技術(shù)；虛擬制造系統(tǒng)和現(xiàn)實制造系統(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)平臺包括的用戶開發(fā)環(huán)境、體系結(jié)構(gòu)以及構(gòu)件庫等；虛擬公司的技術(shù)、調(diào)度、組織以及控制策略。

三、計算機虛擬制造技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用

計算機虛擬技術(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。國外的很多飛機的設(shè)計都是利用了計算機的虛擬技術(shù)，因為飛機的制造成本很高，制造的過程不僅非常復(fù)雜而且耗時耗力，虛擬技術(shù)可以很好的避免這些問題，從飛機的研發(fā)設(shè)計，以及修改過程等方面都可以很好的進(jìn)行改善，從而制造出更強大功能的飛機，對軍事以及科技領(lǐng)域做出了巨大的貢獻(xiàn)。并且國外的一些飛機從設(shè)計、裝配、檢測等過程都是通過計算的虛擬技術(shù)做成的，這樣使得飛機做成后，在試飛的過程中，非常成功，所以，計算機的虛擬制造技術(shù)既縮短了制造的時間，也縮小了制造的經(jīng)費，而且還保證的產(chǎn)品的質(zhì)量。下面我們來看一看在制造業(yè)中計算機虛擬技術(shù)運用比較好的技術(shù)是哪些：

1.產(chǎn)品的外形設(shè)計。在產(chǎn)品的外形設(shè)計過程中，如果使用現(xiàn)實的設(shè)計成果，為了節(jié)省時間，就不可能設(shè)計比較復(fù)雜耗時的外形，這樣既影響了產(chǎn)品的個性化美觀性，也影響了產(chǎn)品的創(chuàng)新性。簡單的外形既不能吸引人的眼球，也不能提高設(shè)計人員的創(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)可以用其簡單快捷的設(shè)計方式，制造出復(fù)雜多變的造型形狀，并且虛擬技術(shù)可以對其設(shè)計出的方案隨時隨地進(jìn)行修改與檢測，具有靈活性，而且省時省力，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。產(chǎn)品的布局設(shè)計較為復(fù)雜，但是通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以實現(xiàn)直觀性設(shè)計，從而避免潛在的不合理問題以及其他干涉。

3.產(chǎn)品的運動和動力學(xué)仿真。產(chǎn)品在設(shè)計的過程中，必須正確解決運動構(gòu)件在工作時的所產(chǎn)生的運動協(xié)調(diào)關(guān)系，并完成運動范圍的設(shè)計，以及潛在的運動干涉檢查，還有產(chǎn)品動力學(xué)性能、剛度、強度等。

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

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

6.產(chǎn)品裝配仿真。機械產(chǎn)品的可裝配性以及配合性是設(shè)計人員常會犯錯誤的地方，由于虛擬制造技術(shù)可以在產(chǎn)品的設(shè)計階段就實現(xiàn)產(chǎn)品的裝配，因此可以發(fā)現(xiàn)裝配存在的問題并進(jìn)行修改，從而保證虛擬樣機與產(chǎn)品工作性能評測在虛擬制造中，產(chǎn)品的使用情況也可以進(jìn)行模擬，因此可以及時發(fā)現(xiàn)，存在的問題，并進(jìn)行修改，以提高產(chǎn)品的一次性試驗成功率。

四、結(jié)束語

虛擬制造想要發(fā)揮功效必須用于計算機虛擬技術(shù)，計算機虛擬技術(shù)是提高制造業(yè)綜合水平的有效方式，計算機虛擬技術(shù)可以節(jié)約制造的實際、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)計出復(fù)雜的造型也可以通過呈現(xiàn)出的方案對其進(jìn)行更好的改善與修改，使得制造出的產(chǎn)品功能更加強大。

[1]張濱.虛擬技術(shù)在現(xiàn)代機械制造業(yè)中的應(yīng)用探究[J].制造業(yè)自動化，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)自動化，2010（9）.

[3]劉文霞，高萬良.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，211 （4）.