虛擬技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)的作用論文

　　1.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)

　　虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中裝載有觸、聽、視、動(dòng)等多種傳感及反應(yīng)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(shè)計(jì)者的多種感知性,加強(qiáng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的成功性。

　　虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)的與用戶進(jìn)行交互、參與以及顯示,將用戶的設(shè)計(jì)與制造活動(dòng)提升為人機(jī)一體的主動(dòng)活動(dòng),從而構(gòu)成融入性的智能開發(fā)系統(tǒng)。

　　2.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中主要應(yīng)用領(lǐng)域

　　2.1虛擬產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)

　　概念設(shè)計(jì)作為機(jī)械產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)重要階段,其產(chǎn)品最終成本約有60%~70%受到概念設(shè)計(jì)的影響。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在概念設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:

　　(1)在機(jī)械產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)過程中,采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),不僅能夠便于為設(shè)計(jì)者提供手勢(shì)跟蹤以及語音識(shí)別的輸入方式,而且設(shè)計(jì)者也可隨時(shí)方便的在三維虛擬環(huán)境中,對(duì)產(chǎn)品和零件的各類形態(tài)的模型進(jìn)行修正與改變,同時(shí)還能通過三維空間對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)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(jìn)而實(shí)現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上得到較為滿意的效果。

　　(2)在概念設(shè)計(jì)中通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用,還能夠使設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)表達(dá)以及設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)產(chǎn)品在投放市場(chǎng)時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)性。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),還可以使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)更多的關(guān)注產(chǎn)品使用者的感受,例如在開發(fā)設(shè)計(jì)某健身器械時(shí),可以通過虛擬的健身器械環(huán)境讓消費(fèi)者在購買前能夠?qū)υO(shè)備的功能進(jìn)行提前體驗(yàn),并根據(jù)市場(chǎng)的反饋和用戶的喜好,對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)行的選擇和重組。

　　2.2虛擬設(shè)計(jì)

　　虛擬設(shè)計(jì)即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì),也就是設(shè)計(jì)人員首先設(shè)計(jì)出一個(gè)虛擬的機(jī)械產(chǎn)品,然后再系統(tǒng)的對(duì)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行研究、檢查以及分析,以檢驗(yàn)產(chǎn)品是否滿足相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求,并對(duì)可能出現(xiàn)的問題及缺陷進(jìn)行及時(shí)修改,從而使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)更為完善。應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)的虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng),主要包括了兩個(gè)部分,一個(gè)部分是虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主體,即虛擬環(huán)境生成器;另一個(gè)部分則是外圍的設(shè)備,主要包括數(shù)據(jù)傳輸裝置、信號(hào)控制裝置以及人機(jī)交互工具等等。當(dāng)前虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)方面的主要有兩種設(shè)計(jì)方法,一種是采用VR-CAD系統(tǒng),使虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能充入引入到CAD環(huán)境,這種機(jī)械設(shè)計(jì)環(huán)境中的對(duì)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(shí)軟件支持的各類格式,從而方便將模型輸入到虛擬現(xiàn)實(shí)軟件的環(huán)境中,并實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)的完成,并使用戶能充分得到各類增強(qiáng)效果設(shè)備的應(yīng)用。

　　2.3虛擬制造

　　虛擬制造是指通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),并在現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支撐下,利用計(jì)算機(jī)群組進(jìn)行協(xié)同作業(yè),從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品在工藝規(guī)劃、加工制造、質(zhì)量檢驗(yàn)以及產(chǎn)品管理等一系列產(chǎn)品制造的過程,實(shí)現(xiàn)機(jī)械產(chǎn)品制造過程在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的映射,也進(jìn)一步加強(qiáng)了機(jī)械制造過程中各級(jí)的控制與決策能力。當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械制造中,主要有三種方式,即分為以設(shè)計(jì)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(shí)技術(shù)在設(shè)計(jì)階段即對(duì)軸類不僅進(jìn)行虛擬裝配,并對(duì)可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤與缺陷進(jìn)行隨時(shí)修改,確保裝配流程的順暢;在對(duì)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(jī)床加工參數(shù)以及刀具的路徑,并對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可加工性、完善性以及合理性進(jìn)行分析與評(píng)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(shí)技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)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(shè)計(jì)制造費(fèi)用,優(yōu)化了產(chǎn)品設(shè)計(jì),避免的設(shè)計(jì)中存在的缺陷與問題,確保了產(chǎn)品質(zhì)量。

　　3.總結(jié)

　　當(dāng)前,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正在從根本上改變著機(jī)械設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域中在設(shè)計(jì)、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(shè)計(jì)與制造上的周期,而且極大降低了產(chǎn)品的開發(fā)成本,實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)效率的最大化。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為21世紀(jì)最具影響力的前沿科學(xué)技術(shù)之一,必然會(huì)在我國的機(jī)械設(shè)計(jì)與制造中有著更為廣泛的應(yīng)用前景。