虛擬仿真技術(shù)在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用和前景

黃少華

（甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730207）

當(dāng)下隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)已經(jīng)得到了實(shí)現(xiàn)。虛擬仿真技術(shù)主要是通過相關(guān)的模擬實(shí)驗(yàn)，來(lái)尋求隨機(jī)解決問題的方法。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)經(jīng)過了三個(gè)階段[1]。

從最開始的模擬機(jī)仿真，發(fā)展到模擬數(shù)字混合機(jī)仿真，到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為了數(shù)字機(jī)仿真[2]。不僅如此，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也在越來(lái)越多的領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，尤其，在礦山機(jī)械制造過程中，由于礦山機(jī)械一般來(lái)說(shuō)體型較大，儀器精密，制造起來(lái)較為困難。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就可以很好的解決這個(gè)問題。

1 虛擬仿真技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)的重要性分析

虛擬仿真技術(shù)也被稱為計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，主要是指機(jī)械設(shè)計(jì)人員通過建立特定的軟件，建立出基本的機(jī)械模型，然后對(duì)其進(jìn)行模擬化的動(dòng)態(tài)性的分析，得出機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)中各種動(dòng)態(tài)性的參數(shù)，從而不斷優(yōu)化機(jī)械的設(shè)計(jì)方案[3]。這樣一來(lái)，就可以很好的節(jié)約大型機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)建設(shè)成本，在模擬實(shí)驗(yàn)的過程中，我們只需要進(jìn)行模擬操作即可，不需要制造出實(shí)物樣機(jī)，從而能可以更好的節(jié)約生產(chǎn)建設(shè)資金。除此之外，也可以更加方便的對(duì)大型機(jī)械的設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步的完善。在機(jī)器設(shè)計(jì)的過程中，工程人員可以通過計(jì)算機(jī)來(lái)做相應(yīng)的工程計(jì)算，使用計(jì)算機(jī)來(lái)建立仿真模擬模型，可以很好的解決實(shí)驗(yàn)難題。由此可見，虛擬仿真技術(shù)可以大大提高機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)效率，也能更好的提高大型機(jī)械的設(shè)計(jì)質(zhì)量，從而能夠降低零部件的制造成本，能夠更好的節(jié)約生產(chǎn)建設(shè)成本。

2 虛擬仿真技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

虛擬仿真技術(shù)主要是通過計(jì)算機(jī)來(lái)完成，我們要提前在電腦中建立設(shè)計(jì)對(duì)象的仿真模型，這個(gè)過程涉及到：幾何學(xué)，圖形學(xué)，數(shù)據(jù)處理學(xué)等多方面的知識(shí)。直接利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)是不可能的，只能通過數(shù)學(xué)建模來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算機(jī)可以接受的載體。在模擬實(shí)驗(yàn)的過程中，計(jì)算機(jī)可以將抽象的數(shù)學(xué)模型變成具體的三維數(shù)據(jù)，這種三維立體模型可以給人以更直觀的感受，因此越來(lái)越多的工作人員在進(jìn)行大型機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，都在采用虛擬仿真技術(shù)。由此可見，要想利用虛擬仿真技術(shù)，來(lái)完成大型機(jī)械的設(shè)計(jì)要遵守以下三個(gè)步驟。

2.1 先建好數(shù)學(xué)模型

要想在計(jì)算機(jī)中，進(jìn)行大型機(jī)械的模擬實(shí)驗(yàn)，就要先制造出一個(gè)可靠的模擬系統(tǒng)，并加上相應(yīng)的邊界條件和約束條件。要想達(dá)到這個(gè)目的，只有通過數(shù)學(xué)建模才能夠?qū)崿F(xiàn)，數(shù)學(xué)建模可以很好的讓機(jī)械制作與產(chǎn)品的數(shù)字原型相結(jié)合，也能更好的對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)全過程進(jìn)行仿真分析，從而能夠最大限度優(yōu)化大型機(jī)械等設(shè)備性能。

2.2 進(jìn)行虛擬儀器測(cè)試

虛擬儀器在運(yùn)用的過程中，需要通過模擬實(shí)驗(yàn)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一定分析，再對(duì)所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的分析處理。相比于傳統(tǒng)的儀器，虛擬儀器可以更好的在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上來(lái)使用，也可以更好的滿足用戶的個(gè)性化需求。

虛擬儀器的實(shí)質(zhì)就是：將傳統(tǒng)儀器中的硬件設(shè)置和計(jì)算機(jī)平臺(tái)的軟件設(shè)計(jì)融合在一起。這樣就能夠很好的提高虛擬儀器的智能化程度，也能夠更好的提高虛擬化儀器的性價(jià)比。

2.3 虛擬裝配

利用虛擬裝配來(lái)進(jìn)行礦山機(jī)械的仿真設(shè)計(jì)過程中，要對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的可配性進(jìn)行測(cè)試，在實(shí)際的機(jī)械生產(chǎn)過程中，設(shè)計(jì)人員經(jīng)常在零件的配置過程中出現(xiàn)問題。由于設(shè)計(jì)人員不能一次性將零件配備到位。這樣一來(lái)，就會(huì)導(dǎo)致原機(jī)械零件需要被修改，甚至有的機(jī)械零件會(huì)報(bào)廢。從而耽誤了生產(chǎn)期限，會(huì)對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失。導(dǎo)致機(jī)械制造的成本增加，而利用虛擬仿真技術(shù)，就可以很好的解決這個(gè)問題。

通過虛擬裝配技術(shù)，可以在計(jì)算機(jī)上建立起一定的可視化模型，在計(jì)算機(jī)上建立直觀的立體的數(shù)據(jù)化模型。除此之外，還能利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)所組裝的機(jī)械進(jìn)行一定的性能測(cè)試?？梢栽谔摂M環(huán)境下，對(duì)零配件的配備情況進(jìn)行自我檢查，這樣才能夠更好的提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，減少曾經(jīng)產(chǎn)品生產(chǎn)的資源消耗。

3 虛擬仿真技術(shù)的重要性

在機(jī)械工程設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，可以很好的對(duì)大型機(jī)械的零部件加工方法進(jìn)行研究。除此之外，還能幫工作人員找出大型機(jī)械零部件的加工工序和組裝順序。從而能夠提高大型機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)效率，減少大型機(jī)械生產(chǎn)過程中人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

自從20世紀(jì)80年代以來(lái)，虛擬仿真技術(shù)已經(jīng)向更高的水平發(fā)展，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)得到了實(shí)現(xiàn)。并且在機(jī)械制造行業(yè)中，引起了人們的廣泛關(guān)注。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以很好的對(duì)大型機(jī)械進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)、虛擬組裝和虛擬測(cè)試。

這樣一來(lái)可以，減少機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)資源的浪費(fèi)，也可以更好的保證大型機(jī)械的性能。通過虛擬仿真技術(shù)，還能對(duì)大型機(jī)械的使用性能進(jìn)行檢測(cè)，從而能夠更好的保證機(jī)械的運(yùn)行效率。

如今虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在大型機(jī)械的制造過程中。這就要求我們要更好的利用虛擬仿真技術(shù)，將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于礦山機(jī)械的制造過程中，從而能提高大型機(jī)械的性能，滿足礦山生產(chǎn)的需要。

[1]周雪嬌,陳永利,夏文堂,尹建國(guó),田應(yīng)甫．《有色金屬設(shè)計(jì)與計(jì)算》課程教學(xué)中的虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用意義探析[J]．重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2016(03)：132-134．

[2]魏群．虛擬仿真技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展與十大工程應(yīng)用[A]．水利部科技推廣中心、華北水利水電大學(xué)、清華大學(xué)土木水利學(xué)院、河海大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院、水資源高效利用與保障工程河南省協(xié)同創(chuàng)新中心．大數(shù)據(jù)時(shí)代的信息化建設(shè)——2015（第三屆）中國(guó)水利信息化與數(shù)字水利技術(shù)論壇論文集[C]．水利部科技推廣中心、華北水利水電大學(xué)、清華大學(xué)土木水利學(xué)院、河海大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院、水資源高效利用與保障工程河南省協(xié)同創(chuàng)新中心：,2015：10．

[3]徐雪戰(zhàn),孟祥瑞,何葉榮,趙光明,王向前．基于三維可視化與虛擬仿真技術(shù)的綜采工作面生產(chǎn)仿真研究[J]．中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2014,10(01)：26-32．