虛擬技術(shù)在機械設計的作用論文

　　1.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的特點

　　虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中裝載有觸、聽、視、動等多種傳感及反應裝載,使用戶能感受到觸覺、聽覺、視覺以及嗅覺等多種信息,從而充分發(fā)揮設計者的多種感知性,加強產(chǎn)品設計的成功性。

　　虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)能夠?qū)崟r的與用戶進行交互、參與以及顯示,將用戶的設計與制造活動提升為人機一體的主動活動,從而構(gòu)成融入性的智能開發(fā)系統(tǒng)。

　　2.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機械設計與制造中主要應用領(lǐng)域

　　2.1虛擬產(chǎn)品的概念設計

　　概念設計作為機械產(chǎn)品在設計過程中的一個重要階段,其產(chǎn)品最終成本約有60%~70%受到概念設計的影響。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在概念設計方面的應用主要表現(xiàn)在以下兩個方面:

　　(1)在機械產(chǎn)品的概念設計過程中,采用虛擬現(xiàn)實技術(shù),不僅能夠便于為設計者提供手勢跟蹤以及語音識別的輸入方式,而且設計者也可隨時方便的在三維虛擬環(huán)境中,對產(chǎn)品和零件的各類形態(tài)的模型進行修正與改變,同時還能通過三維空間對設計對象進行觀察與操作,從而獲取更多關(guān)于產(chǎn)品及零件在形狀和式樣方面的信息,進而實現(xiàn)在產(chǎn)品設計上得到較為滿意的效果。

　　(2)在概念設計中通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應用,還能夠使設計者的設計表達以及設計思路更加形象與清晰,讓人能得到充分、直觀的交互感受,從而保證產(chǎn)品開發(fā)的成功率,并極大降低了設計產(chǎn)品在投放市場時的風險性。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù),還可以使產(chǎn)品的設計更多的關(guān)注產(chǎn)品使用者的感受,例如在開發(fā)設計某健身器械時,可以通過虛擬的健身器械環(huán)境讓消費者在購買前能夠?qū)υO備的功能進行提前體驗,并根據(jù)市場的反饋和用戶的喜好,對產(chǎn)品的生產(chǎn)進行的選擇和重組。

　　2.2虛擬設計

　　虛擬設計即虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用于產(chǎn)品的開發(fā)設計,也就是設計人員首先設計出一個虛擬的機械產(chǎn)品,然后再系統(tǒng)的對所設計的產(chǎn)品進行研究、檢查以及分析,以檢驗產(chǎn)品是否滿足相應的設計要求,并對可能出現(xiàn)的問題及缺陷進行及時修改,從而使產(chǎn)品的設計更為完善。應用于機械設計的虛擬設計系統(tǒng),主要包括了兩個部分,一個部分是虛擬設計系統(tǒng)的主體,即虛擬環(huán)境生成器;另一個部分則是外圍的設備,主要包括數(shù)據(jù)傳輸裝置、信號控制裝置以及人機交互工具等等。當前虛擬設計系統(tǒng)的應用于機械設計方面的主要有兩種設計方法,一種是采用VR-CAD系統(tǒng),使虛擬現(xiàn)實技術(shù)能充入引入到CAD環(huán)境,這種機械設計環(huán)境中的對象不僅能有豐富的外形,而且還具備材料特性、表面硬度、重量等一系列物理及功能作用等方面的信息;另一種則是利用現(xiàn)有的CAD系統(tǒng)直接產(chǎn)生模型,然后再將模型轉(zhuǎn)換成能夠得到虛擬現(xiàn)實軟件支持的各類格式,從而方便將模型輸入到虛擬現(xiàn)實軟件的環(huán)境中,并實現(xiàn)對虛擬產(chǎn)品設計的完成,并使用戶能充分得到各類增強效果設備的應用。

　　2.3虛擬制造

　　虛擬制造是指通過虛擬現(xiàn)實技術(shù),并在現(xiàn)代化計算機技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)的支撐下,利用計算機群組進行協(xié)同作業(yè),從而實現(xiàn)機械產(chǎn)品在工藝規(guī)劃、加工制造、質(zhì)量檢驗以及產(chǎn)品管理等一系列產(chǎn)品制造的過程,實現(xiàn)機械產(chǎn)品制造過程在計算機系統(tǒng)上的映射,也進一步加強了機械制造過程中各級的控制與決策能力。當前虛擬現(xiàn)實技術(shù)應用于機械制造中,主要有三種方式,即分為以設計為中心的虛擬制造、以控制為中心的虛擬制造以及以生產(chǎn)為中心的虛擬制造。例如:通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)在設計階段即對軸類不僅進行虛擬裝配,并對可能出現(xiàn)的錯誤與缺陷進行隨時修改,確保裝配流程的順暢;在對齒輪、軸類等兩家的加工過程中,采用虛擬制造技術(shù),選擇出最極愛的機床加工參數(shù)以及刀具的路徑,并對產(chǎn)品設計的可加工性、完善性以及合理性進行分析與評定,從而有效避免加工過程中可能出現(xiàn)的一系列加工缺陷等等。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機械制造中的應用,不僅提高了產(chǎn)品一次成功率,而且極大降低了原有的設計制造費用,優(yōu)化了產(chǎn)品設計,避免的設計中存在的缺陷與問題,確保了產(chǎn)品質(zhì)量。

　　3.總結(jié)

　　當前,虛擬現(xiàn)實技術(shù)正在從根本上改變著機械設計與制造領(lǐng)域中在設計、修改、加工、生產(chǎn)等方面的傳統(tǒng)模式,不僅的縮短了產(chǎn)品在設計與制造上的周期,而且極大降低了產(chǎn)品的開發(fā)成本,實現(xiàn)了生產(chǎn)效率的最大化。虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為21世紀最具影響力的前沿科學技術(shù)之一,必然會在我國的機械設計與制造中有著更為廣泛的應用前景。