机械工程设计中的虚拟制造技术探讨

邢建国

摘要：随着现代化技术的不断发展，机械工程设计也开辟了新的发展模式。在面对空前的发展机遇的同时，机械工程设计行业内部之间的竞争也更加的激烈。而想要在这激烈的竞争市场中脱颖而出，必然要做到在可控的成本范围之内获得最优质的产品质量。通过对虚拟制造技术的使用，能够有效的帮助企业在提高产品质量的同时降低成本。因此，对于现代机械工程设计而言，虚拟制造技术的效果直接关系着该行业的发展前景。本文就现代机械工程设计及虚拟制造技术进行简要的分析，针对现代机械工程虚拟制造技术的融合进行初步研究。

关键词：现代机械；工程设计；虚拟制造技术

引言

机械工程的设计应用，主要严格按照使用的要求，针对机械设备运行原理、运行方式、能力及力传递路径、整体架构、润滑法、零部件尺寸及形状等各方面入手，科学地构思、计算及分析，让它转化成具体的设计模型，作为机械制造加工全过程的核心依据。在一定程度上，可以说机械工程的设计是机械制造活动顺利开展的根本保障与依据，直接影响着机械制造综合质量与效率。伴随着当前机械制造业的持续发展，对机械工程的设计水平也提出了较高的要求，广大设计工程师必须予以高度重视，并积极探索着最佳的机械工程的设计工作突破路径。虚拟制造科学技术，对于机械工程的设计来说便是最佳的突破手段及路径，它可为机械工程的设计提供最得力的技术支持与保障。那么，为了能够更好的将虚拟制造科学技术运用至机械工程的设计专项工作当中，便需要广大设计工程师结合以往实践经验，对虚拟制造科学技术开展细致地分析与研究工作，并充分的将虚拟制造科学技术与机械工程的设计融合在一起，以提高机械工程的设计专业水平，为机械工程的设计领域在新时期背景下的良性发展奠定基础。

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

2.1仿真技术

仿真指的是通过先进的计算机技术实现系统的抽象化与简洁化最终形成的系统模型，并且在仿真技术的基础上对其进行应用，最终得到相应的系统性性能分析，仿真主要是由系统模型为主体的研究方法，它对实际的生产系统没有直接的干扰作用，并且仿真系统可以合理地运用计算机系统，将现实中需要长时间完成的工作，可以在短时间内迅速地完成，大大缩短了生产决策的时间，避免了人力、物力、财力的浪费，计算机技术还可以对模型进行仿真修复，最终找到最佳的方案，利用三维仿真软件和PC工作站可实现桌面的虚拟效果，操作者可以坐在电脑前对模型进行360度无死角的实时观察，可以通过鼠标、轨迹球等控制端来调整观察的角度，通过此类投入式现实虚拟技术，不止可以实现单纯的运动仿真、干涉检查等三维观察的基本功能，而且能给设计者创造身临其境的感觉，启发设计者的创造性思维，为多人技术讨论、技术规划等创造更加广阔的空间与真实的环境。

2.2设计模型

以往传统模式的内燃机动力模型设计，通常是由设计师手绘制图而完成设计工作的，若客户改变设计意向，则设计师需将最初设计图纸全部推翻重新绘制设计图纸及模型，不仅耗时耗力，且必将会影响到整体的工作效率与质量。那么，在虚拟制造科学技术之下，其最为有利的应用优势便在于它可结合客户实际要求，仅需更改已设计完成的内燃机动力模型，无从完全将最初设计图纸全部推翻，并重新绘制设计图纸及模型。如此一来，不仅并不会对整体的工作效率与质量产生不利影响，且还会提高客户的满意度。故对于机械工程的设计领域来说，虚拟制造科学技术具有较强的灵活性，这是该项技术较为明显的优势。此外，通过虚拟制造科学技术在机械工程的设计领域中融合应用，还可虚拟加工所设计的内燃机动力模型，加工操作后便可对产品开展仿真测试。可以说，这种融合了虚拟制造科学技术的机械工程设计操作模式，為产品制造提供科学的信息数据及参考依据，不仅有助于提高机械工程的设计水平，还可提高内燃机机械制造效率。

2.3虚拟装配技术

虚拟装配技术是将计算机仿真技术与虚拟现实技术结合在一起，通过仿真模型在计算机上进行机械的仿真装配实验，实现产品的工艺规划、装配、调试以及加工制造，它是将现实中的装配过程采用计算机的方式呈现出来，虚拟装配是在计算机虚拟的环境中，合理地利用现实技术将设计的机械产品采用三维模型的方式进行预装配，使产品的性能与功能都达到最佳状态，如发现产品的性能与功能不符合设计的要求，则需要进行详细的分析、评价、规划、仿真等改善产品的装配与设计结构，最大限度地实现产品的可装配性与经济性，根据多年的机械装配经验，产品的装配费用占到机械产品总费用的30%--50%之多，有时甚至出现更高的现象，提高了机械企业的生产成本，虚拟装配技术不同于传统的装配技术，它是一种新型的产品研发模式，其主要的作用就是建立虚拟产品模型和虚拟装配环境，并将其合理地应用到产品的实际生产当中，有效地对产品的性能与可装配性进行合理的评价，以达到缩短产品的研发周期、降低机械产品装配的成本、提高机械企业的经济效益的目的。

结语

内燃机，它属于动力机械的一种，主要通过在机器设备内部燃烧燃料把排放出来的热能科学转换成动力的一种热力式发动机，在汽车、轮船、摩托车等机械制造领域中所广泛应用。在机械工程的设计领域中，在实施内燃机动力设计期间，对于设计技术的专业要求相对较高。为了能够进一步提高机械工程的设计水平，就需广大设计师能够提高对虚拟制造该项科学技术的重视程度，并积极投身于技术实践探索当中，积累更多的设计技术操作经验，充分发挥虚拟制造该项科学技术融合应用优势，不断提高机械工程的设计工作专业水平，设计出最符合客户需求的内燃机等相关机械设备，也为后期的机械制造加工提供便利条件，让机械工程的设计领域能够翻开新的发展篇章，实现可持续发展。

参考文献

[1]徐佳俊，戴晴华，田文胜.基于虚拟制造技术的大型内燃机机体加工关键技术研究[J].内燃机与配件，2018，11（11）：302-304.

[2]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.

（作者单位：博思特能源装备（天津）股份有限公司）