现代机械工程设计虚拟制造技术研究

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近些年来，虚拟技术得到了飞速的发展，在机械工程设计中获得了广泛的使用。在如今的时代，更加注重对产品的设计的低成本、高效率、高品质的要求。根据相关数据显示，虚拟制造技术不仅能够帮助企业提升机械产品的质量，还能在一定程度上降低企业的生产成本，并且产品的生产周期也会进行大幅度的缩短，使企业获得较大的经济收益。虚拟技术的运用及发展受到更多领域的关注具有广阔的发展前景。

1现代机械工程设计

机械设计的最终目标是为了满足人们现实生活中所需，体现在实际运用中的功能。让机械产品更加的富有创新性和强大的功能，符合现代化科技进程，实现低成本高效率的优势特征。传统的机械工程设计中，会受到现实条件的很多因素的影响，并且在很多的方面都会存在一定的约束性。传统机械工程设计过程中，需要通过大量的数据进行严苛的计算与分析之后才能将数据进行确定，但是依旧不能较为准确的保证数据的精确程度，在机械工程设计中，任何一个微小的数据都可能导致整个设计的瘫痪，所以很容易导致整体的设计不够严谨。另外，在传统的机械工程设计中，很多方面的设计都是通过设计人员的主观意识进行设计，凭借自己多年的经验和能力进行设计，所以在对质量的高效和生产合理等多个方面都无法达到较为理想的效果。与传统的机械工程设计不一样的是，现代机械工程设计充分利用现代先进的科学技术并与之融合，完美的避免了传统机械工程设计中的不足。比如对计算机技术的运用，在某些数据的分析过程中，利用相关的物理学和数学等方面的科学知识，利用计算机技术进行更加精准的分析。从较为主观的传统机械工程设计，逐渐向以现代先进科技技术为基础的现代化机械工程设计进行转变。现代化机械工程设计具有较为完整的知识体系，并且涉及到动态的现代化设计，更加符合现代化发展进程的需求。

2虚拟制造技术

（1）虚拟制造技术的特点。虚拟制造技术以现代计算机技术为基础，构建一个虚拟的环境，对数据进行分析和研究。并且工作人员可以根据所建立的模型进行虚拟的设备装配，在对设备的装配过程中，难免会出现一些错误，而在虚拟的环境中，工作人员可以及时的进行修改，并且对设备没有任何损害，能够确保在实际的零件装配的准确性。在对机械的零件进行改进时，可以在计算机中进行，能够更加方便的进行操作，并且在修改之后能够自动形成一个新的模型。机械工程对虚拟技术的运用较大程度的改变在操作过程中出现的质量问题，完美的实现设计和零件装配以及后续检验的协调统一过程，最大程度的提高了产品的质量，增强产品的竞争力。（2）虚拟制造技术的过程。虚拟制造技术的设计，主要是以产品的生命周期进行展开，设计人员进行设计时根据顾客的需求进行进一步的研究。经过详细的分析和探讨，对产品的所要呈现的功能、性能等方面进行更深层次的了解；然后利用虚拟技术对产品进行虚拟设计和工艺设计，利用虚拟技术进行加工，构建基本模型，在顾客对该模型满意之后，便可对其进行实际生产，如果顾客并不满意可以进行修改，能够最大程度的节约生产的成本。元模型的构建需要通过很多方面的理论设计，并且不断的进行修改和多次的实验推理，然后才能实现计算机中进行优化设计。机械的零件在设计的过程中需要有一个较小的专家系统，然后依据不同零件的不同特点进行数据的设定，根据这些确定的数据进行正确的模型构建，形成不同的零件元模型。在元模型构建之后，才能进行结构模型的构建，并且根据实际情况，对元模型进行分类分级，在经过一系列的操作形成最终的产品，产品的模型设计是整个虚拟设计制造的主要目的。

3现代机械工程设计领域虚拟制造技术的融合

现代机械工程设计中对虚拟制造技术的使用，能够组成一个全新的技术，机械工程设计中的虚拟样机技术，就是两者进行有效融合的产物，也称为机械系统动态仿真技术。工程设计师通过对计算机技术的使用，构建样机的模型，并且对所构建的模型进行多种的动态性能分析，然后不断的进行设计方案的修改，用数字化的形式来代替传统工程设计。虚拟样机技术，可以极大程度的简化产品设计开发的过程，并且能够大幅度的缩短产品的开发周期，减少产品开发过程中所消耗的人力物力成本，对产品的质量和性能方面有着较大程度的提高。在现代机械工程设计中，对计算机仿真技术、零件的多次加工、工程的顺序、所选用的参数数据、零件之间的配合性、连接零件的连接性等各个方面都可以使用虚拟制造技术，对其构建虚拟环境进行模型构建。构建一个数字化的虚拟样机，设计崭新的设计模式以及管理系统。机械虚拟样机，是三维CAD系统下的产物。三维CAD系统是一个构造模型的工具，能够实现自顶向下以及自底向上等不同的设计方式，能够完成对结构的分析，装配的仿真以及仿真运动等多种复杂的设计过程，让整个设计与实际设计相互贴合。该系统能够有效的与CAE系统进行集成，然后进行仿真分析，提供需要进行加工的数控信息。以SolidEdge、Solidworks、UG等为设计的平台，构建全参数化的三维实体模型，并且在此基础上对关键的零件和有限元进行数据分析，并且对整机或者部件机进行运动模型的构建。通过数字化虚拟样机的建立与实施，建立一套基于三维CAD的产品开发体系，完成设计模式的转变，加快产品推向市场的进程。

参考文献：

[1]杨舒然.现代机械工程设计领域虚拟制造技术的运用[J].科技风,2018(06):153.

[2]王恒宗.我国现代机械制造技术的发展趋势[J].信息记录材料,2017,18(11):5-6.

作者简介：何军庆（1977-）,男,江西南昌人,硕士,工程师,研究方向：制药机械、制药工程、机械工程。