虛擬仿真技術在礦山機械設計制造中的應用和前景

黃少華

（甘肅能源化工職業學院，甘肅 蘭州 730207）

當下隨著計算機技術的發展，虛擬仿真技術已經得到了實現。虛擬仿真技術主要是通過相關的模擬實驗，來尋求隨機解決問題的方法。隨著計算機技術的發展，虛擬現實技術經過了三個階段[1]。

從最開始的模擬機仿真，發展到模擬數字混合機仿真，到現在已經發展成為了數字機仿真[2]。不僅如此，虛擬現實技術也在越來越多的領域得到了廣泛的應用，尤其，在礦山機械制造過程中，由于礦山機械一般來說體型較大，儀器精密，制造起來較為困難。虛擬現實技術就可以很好的解決這個問題。

1 虛擬仿真技術在機械制造行業的重要性分析

虛擬仿真技術也被稱為計算機仿真技術，主要是指機械設計人員通過建立特定的軟件，建立出基本的機械模型，然后對其進行模擬化的動態性的分析，得出機械運轉中各種動態性的參數，從而不斷優化機械的設計方案[3]。這樣一來，就可以很好的節約大型機械設備的生產建設成本，在模擬實驗的過程中，我們只需要進行模擬操作即可，不需要制造出實物樣機，從而能可以更好的節約生產建設資金。除此之外，也可以更加方便的對大型機械的設計進行進一步的完善。在機器設計的過程中，工程人員可以通過計算機來做相應的工程計算，使用計算機來建立仿真模擬模型，可以很好的解決實驗難題。由此可見，虛擬仿真技術可以大大提高機械設備的設計效率，也能更好的提高大型機械的設計質量，從而能夠降低零部件的制造成本，能夠更好的節約生產建設成本。

2 虛擬仿真技術的實現

虛擬仿真技術主要是通過計算機來完成，我們要提前在電腦中建立設計對象的仿真模型，這個過程涉及到：幾何學，圖形學，數據處理學等多方面的知識。直接利用計算機系統來進行模擬實驗是不可能的，只能通過數學建模來設計一個計算機可以接受的載體。在模擬實驗的過程中，計算機可以將抽象的數學模型變成具體的三維數據，這種三維立體模型可以給人以更直觀的感受，因此越來越多的工作人員在進行大型機械設計過程中，都在采用虛擬仿真技術。由此可見，要想利用虛擬仿真技術，來完成大型機械的設計要遵守以下三個步驟。

2.1 先建好數學模型

要想在計算機中，進行大型機械的模擬實驗，就要先制造出一個可靠的模擬系統，并加上相應的邊界條件和約束條件。要想達到這個目的，只有通過數學建模才能夠實現，數學建?？梢院芎玫淖寵C械制作與產品的數字原型相結合，也能更好的對機械設計全過程進行仿真分析，從而能夠最大限度優化大型機械等設備性能。

2.2 進行虛擬儀器測試

虛擬儀器在運用的過程中，需要通過模擬實驗，對數據進行一定分析，再對所收集的數據進行相應的分析處理。相比于傳統的儀器，虛擬儀器可以更好的在計算機平臺上來使用，也可以更好的滿足用戶的個性化需求。

虛擬儀器的實質就是：將傳統儀器中的硬件設置和計算機平臺的軟件設計融合在一起。這樣就能夠很好的提高虛擬儀器的智能化程度，也能夠更好的提高虛擬化儀器的性價比。

2.3 虛擬裝配

利用虛擬裝配來進行礦山機械的仿真設計過程中，要對機械產品的可配性進行測試，在實際的機械生產過程中，設計人員經常在零件的配置過程中出現問題。由于設計人員不能一次性將零件配備到位。這樣一來，就會導致原機械零件需要被修改，甚至有的機械零件會報廢。從而耽誤了生產期限，會對企業的生產產生巨大的經濟損失。導致機械制造的成本增加，而利用虛擬仿真技術，就可以很好的解決這個問題。

通過虛擬裝配技術，可以在計算機上建立起一定的可視化模型，在計算機上建立直觀的立體的數據化模型。除此之外，還能利用計算機技術，對所組裝的機械進行一定的性能測試?？梢栽谔摂M環境下，對零配件的配備情況進行自我檢查，這樣才能夠更好的提高生產效率，降低生產成本，減少曾經產品生產的資源消耗。

3 虛擬仿真技術的重要性

在機械工程設計過程中，應用虛擬仿真技術，可以很好的對大型機械的零部件加工方法進行研究。除此之外，還能幫工作人員找出大型機械零部件的加工工序和組裝順序。從而能夠提高大型機械設備生產效率，減少大型機械生產過程中人力、物力、財力的浪費。

4 結語

自從20世紀80年代以來，虛擬仿真技術已經向更高的水平發展，隨著計算機技術的發展，虛擬現實技術已經得到了實現。并且在機械制造行業中，引起了人們的廣泛關注。虛擬現實技術可以很好的對大型機械進行虛擬設計、虛擬組裝和虛擬測試。

這樣一來可以，減少機械設計時資源的浪費，也可以更好的保證大型機械的性能。通過虛擬仿真技術，還能對大型機械的使用性能進行檢測，從而能夠更好的保證機械的運行效率。

如今虛擬現實技術在很多領域得到了廣泛的應用，尤其是在大型機械的制造過程中。這就要求我們要更好的利用虛擬仿真技術，將虛擬仿真技術應用于礦山機械的制造過程中，從而能提高大型機械的性能，滿足礦山生產的需要。

[1]周雪嬌,陳永利,夏文堂,尹建國,田應甫．《有色金屬設計與計算》課程教學中的虛擬仿真技術應用意義探析[J]．重慶科技學院學報(社會科學版),2016(03)：132-134．

[2]魏群．虛擬仿真技術創新發展與十大工程應用[A]．水利部科技推廣中心、華北水利水電大學、清華大學土木水利學院、河海大學計算機與信息學院、水資源高效利用與保障工程河南省協同創新中心．大數據時代的信息化建設——2015（第三屆）中國水利信息化與數字水利技術論壇論文集[C]．水利部科技推廣中心、華北水利水電大學、清華大學土木水利學院、河海大學計算機與信息學院、水資源高效利用與保障工程河南省協同創新中心：,2015：10．

[3]徐雪戰,孟祥瑞,何葉榮,趙光明,王向前．基于三維可視化與虛擬仿真技術的綜采工作面生產仿真研究[J]．中國安全生產科學技術,2014,10(01)：26-32．