計算機虛擬技術在現代制造業中的應用

樊凌峰/湖北工程學院新技術學院信息工程系

計算機虛擬技術在現代制造業中的應用

樊凌峰/湖北工程學院新技術學院信息工程系

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展，計算機的應用領域越來越廣泛，現代制造業與我們生活中的日常用品息息相關，制造業主要是加工與裝備產品，現代制造業很好的利用了科學技術與信息技術，使得制造業的工作效率大大提高了.

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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可以大大提高計算機的工作效率以及制造業的工作效率，制造業在城市建設中是必不可少的組成部分，它可以提供人們日常所需的產品，但是隨著數量越來越多，競爭也愈發激烈，所以，制造業想要提高自己的競爭力，必須不斷創新與改進，必須將計算機虛擬技術很好的應用在生產與工作中，中國的經濟市場是多元化的，并且隨著科技的進步在不斷變化，制造業必須具有高瞻遠矚，運用符合高效的、合理的、科學的技術去發展以及面對競爭，下面我們主要介紹下虛擬制造、虛擬制造需要的技術來引出計算機虛擬技術在現代制造業中應用。

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，產品在實際制造的過程中，把設計、檢測等過程可以在計算機中演示一遍，從而對產品的設計研發進行修改與加工，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實技術，在高性能計算機及高速網絡的支持下，在計算機上群組協同工作，實現產品設計、工藝規劃、加工制造、性能分析、質量檢驗等產品制造的本質過程，以增強制造過程各級的決策與控制能力。虛擬制造對產品的設計、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出來，虛擬過程其實就是模擬一遍，這樣可以節約成本，并且可以制造出相對較完美的產品，具有環保性，并且符合可持續發展的要求，經過不斷的嘗試與經驗的積累，制造業的工作人員也可以提升對產品的判斷與預測能力，而且可以有效的檢測產品的好壞，決定對產品的研發是繼續還是舍棄，有效的提高了工作效率，縮短了制造業生產的時間。

二、虛擬制造需要的技術

1.產品主模型技術。主模型是產品制造過程中工作人員設計出的對產品的特定形狀與功能等的定義。主模型在產品的生產、設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，主模型可以用數字表示，可以用書面的形式清晰的呈現在相關人員的面前，所以可以更好的對其進行修改與完善。

2.綜合可視化技術。主要包括多媒體技術、虛擬現實技術、計算機可視化技術以及仿真技術；虛擬制造系統和現實制造系統之間的映射，虛擬工廠、虛擬車間、虛擬生產線、虛擬設備、虛擬單元、虛擬傳感器以及其他各種虛擬設備的重組性技術和重用性技術；虛擬制造系統的集成開發平臺包括的用戶開發環境、體系結構以及構件庫等；虛擬公司的技術、調度、組織以及控制策略。

三、計算機虛擬制造技術在制造業中的應用

計算機虛擬技術在現代制造業的應用極其廣泛，比如航空航天領域、軍事領域等等。國外的很多飛機的設計都是利用了計算機的虛擬技術，因為飛機的制造成本很高，制造的過程不僅非常復雜而且耗時耗力，虛擬技術可以很好的避免這些問題，從飛機的研發設計，以及修改過程等方面都可以很好的進行改善，從而制造出更強大功能的飛機，對軍事以及科技領域做出了巨大的貢獻。并且國外的一些飛機從設計、裝配、檢測等過程都是通過計算的虛擬技術做成的，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既縮短了制造的時間，也縮小了制造的經費，而且還保證的產品的質量。下面我們來看一看在制造業中計算機虛擬技術運用比較好的技術是哪些：

1.產品的外形設計。在產品的外形設計過程中，如果使用現實的設計成果，為了節省時間，就不可能設計比較復雜耗時的外形，這樣既影響了產品的個性化美觀性，也影響了產品的創新性。簡單的外形既不能吸引人的眼球，也不能提高設計人員的創造性與創新精神。千篇一律的造型容易使人感到疲乏。而虛擬技術可以用其簡單快捷的設計方式，制造出復雜多變的造型形狀，并且虛擬技術可以對其設計出的方案隨時隨地進行修改與檢測，具有靈活性，而且省時省力，可以節約成本，被廣泛的應用于制造業的加工與配置領域。

2.產品的布局設計。產品的布局設計較為復雜，但是通過虛擬現實技術，可以實現直觀性設計，從而避免潛在的不合理問題以及其他干涉。

3.產品的運動和動力學仿真。產品在設計的過程中，必須正確解決運動構件在工作時的所產生的運動協調關系，并完成運動范圍的設計，以及潛在的運動干涉檢查，還有產品動力學性能、剛度、強度等。

4.熱加工工藝模擬。利用物理模擬和數值模擬方法，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行仿真動態模擬，預測在不同條件下成形的材料的性能、組織和質量，進而實現熱成形件的性能與質量的整體優化設計。

5.加工過程仿真。產品設計的加工方法、可加工性、合理性，工藝參數與機床的選用，加工過程中可能會出現的產品加工缺陷等等問題，都需要進行分析、仿真、處理。

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

四、結束語

虛擬制造想要發揮功效必須用于計算機虛擬技術，計算機虛擬技術是提高制造業綜合水平的有效方式，計算機虛擬技術可以節約制造的實際、節省制造的成本，是制造業的管理者使用比較廣泛的技術，它既可以設計出復雜的造型也可以通過呈現出的方案對其進行更好的改善與修改，使得制造出的產品功能更加強大。

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