虛擬技術(shù)在機械設計的作用論文

虛擬技術(shù)在機械設計的作用論文

　　1.虛擬現實(shí)技術(shù)的特點(diǎn)

　　虛擬現實(shí)系統中裝載有觸、聽(tīng)、視、動(dòng)等多種傳感及反應裝載,使用戶(hù)能感受到觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)以及嗅覺(jué)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。

　　虛擬現實(shí)系統能夠實(shí)時(shí)的與用戶(hù)進(jìn)行交互、參與以及顯示,將用戶(hù)的設計與制造活動(dòng)提升為人機一體的主動(dòng)活動(dòng),從而構成融入性的智能開(kāi)發(fā)系統。

　　2.虛擬現實(shí)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(guò)程中的一個(gè)重要階段,其產(chǎn)品最終成本約有60%~70%受到概念設計的影響。虛擬現實(shí)技術(shù)在概念設計方面的應用主要表現在以下兩個(gè)方面:

　　(1)在機械產(chǎn)品的概念設計過(guò)程中,采用虛擬現實(shí)技術(shù),不僅能夠便于為設計者提供手勢跟蹤以及語(yǔ)音識別的輸入方式,而且設計者也可隨時(shí)方便的在三維虛擬環(huán)境中,對產(chǎn)品和零件的各類(lèi)形態(tài)的模型進(jìn)行修正與改變,同時(shí)還能通過(guò)三維空間對設計對象進(jìn)行觀(guān)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)現在產(chǎn)品設計上得到較為滿(mǎn)意的效果。

　　(2)在概念設計中通過(guò)虛擬現實(shí)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(guān)的交互感受,從而保證產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的成功率,并極大降低了設計產(chǎn)品在投放市場(chǎng)時(shí)的風(fēng)險性。通過(guò)虛擬現實(shí)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(kāi)發(fā)設計某健身器械時(shí),可以通過(guò)虛擬的健身器械環(huán)境讓消費者在購買(mǎi)前能夠對設備的功能進(jìn)行提前體驗,并根據市場(chǎng)的反饋和用戶(hù)的喜好,對產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)行的選擇和重組。

　　2.2虛擬設計

　　虛擬設計即虛擬現實(shí)技術(shù)應用于產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設計,也就是設計人員首先設計出一個(gè)虛擬的機械產(chǎn)品,然后再系統的對所設計的產(chǎn)品進(jìn)行研究、檢查以及分析,以檢驗產(chǎn)品是否滿(mǎn)足相應的設計要求,并對可能出現的問(wèn)題及缺陷進(jìn)行及時(shí)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,主要包括了兩個(gè)部分,一個(gè)部分是虛擬設計系統的主體,即虛擬環(huán)境生成器;另一個(gè)部分則是外圍的設備,主要包括數據傳輸裝置、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,使虛擬現實(shí)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;另一種則是利用現有的CAD系統直接產(chǎn)生模型,然后再將模型轉換成能夠得到虛擬現實(shí)軟件支持的各類(lèi)格式,從而方便將模型輸入到虛擬現實(shí)軟件的環(huán)境中,并實(shí)現對虛擬產(chǎn)品設計的完成,并使用戶(hù)能充分得到各類(lèi)增強效果設備的應用。

　　2.3虛擬制造

　　虛擬制造是指通過(guò)虛擬現實(shí)技術(shù),并在現代化計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的支撐下,利用計算機群組進(jìn)行協(xié)同作業(yè),從而實(shí)現機械產(chǎn)品在工藝規劃、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(guò)程,實(shí)現機械產(chǎn)品制造過(guò)程在計算機系統上的映射,也進(jìn)一步加強了機械制造過(guò)程中各級的控制與決策能力。當前虛擬現實(shí)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(guò)虛擬現實(shí)技術(shù)在設計階段即對軸類(lèi)不僅進(jìn)行虛擬裝配,并對可能出現的錯誤與缺陷進(jìn)行隨時(shí)修改,確保裝配流程的順暢;在對齒輪、軸類(lèi)等兩家的加工過(guò)程中,采用虛擬制造技術(shù),選擇出最極愛(ài)的機床加工參數以及刀具的路徑,并對產(chǎn)品設計的可加工性、完善性以及合理性進(jìn)行分析與評定,從而有效避免加工過(guò)程中可能出現的一系列加工缺陷等等。通過(guò)虛擬現實(shí)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(wèn)題,確保了產(chǎn)品質(zhì)量。

　　3.總結

　　當前,虛擬現實(shí)技術(shù)正在從根本上改變著(zhù)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(kāi)發(fā)成本,實(shí)現了生產(chǎn)效率的最大化。虛擬現實(shí)技術(shù)作為21世紀最具影響力的前沿科學(xué)技術(shù)之一,必然會(huì )在我國的機械設計與制造中有著(zhù)更為廣泛的應用前景。