机械设计制造中的虚拟现实技术刍议
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摘 要：虚拟现实技术在机械设计及制造中的应用能有效提升此类工作的开展效率、降低人力成本，为了保障这一技术能发挥出预期作用，本文将首先对这一技术的定义和特点进行介绍，进而在此基础之上研究虚拟现实技术在机械设计及制造中的应用方法。
关键词：机械设计；机械制造；虚拟现实技术
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.026
随着智能技术、自动化技术等的不断发展，我国各行业所对应的信息化水平都有了明显的提升，对于本文所讨论的问题来说，由于机械设计及制造自身具备影响因素相对较多、计算过程较为复杂、对设计及制造人员职业素养要求较高等特点，若不能针对这些内容进行控制，那么机械设计及制造等工作的展开就很有可能难以达到预期，对相关生产厂家的经济效益造成影响。为了改善这样的状况，针对虚拟现实技术在机械设计及制造中的应用进行研究是非常有必要的。除此之外，这一技术将能更好的辅助设计人员及机械制造人员对机械的结构和特点进行分析，进而及时对现有设计方案或制造流程中存在的缺陷做出改进。为了保障这一技术能发挥出这样的作用，本文将在后续内容中提出虚拟现实技术所对应的应用策略。
1 虚拟现实技术及其特点
顾名思义，虚拟现实技术实质上就是对现实场景的模拟过程，而在这一技术的辅助之下，用户将能获得很好的身临其境的感受，进而完成人机交互过程。在实际应用过程中，这一技术主要具备以下几方面特点：首先，这一技术能辅助用户获得实时参与的感受。其次，这一技术具备非常高的交互性，在声音命令、文字输入等多种方式的辅助之下，用户将能高效的主导完成人机交互过程。最后，这一技术具备沉浸性特征，而这一优势则是其他技术所没有的，当用户置身于虚拟现实技术所创造出的景象之后，自然能深入沉浸到具体情境之中，进而获得更好的使用体验。
2 应用策略
（1）在产品概念设计中的应用。概念设计阶段是后续设计方案确定阶段的基础，而对于机械设计过程来说，除了保障机械在功能上可以满足要求之外，设计人员还应保障概念设计方案能在外观、色彩、风格等方面满足用户要求。在这一过程中，虚拟现实技术的应用可以很好的引导用户参与到实际设计过程之中，促进设计人员与用户之间的沟通，进而提升概念设计阶段的工作效率。在这一过程中，虚拟现实技术的应用可以分为以下几方面：
首先，可以由用户对设计方案中的外形特征进行调整。在传统设计模式之下，设计方与用户之间的交流、沟通通常建立在方案多次修改的基础之上，而这样的方式不但费时费力，同时也会导致整体生产周期不断加长。在虚拟现实技术的辅助之下，用户将能自主的对机械外观、色彩、风格等进行调整，并直接获得调整后的方案，直至达到满意的设計效果。
其次，设计方可以通过虚拟现实技术对设计思路等进行表达。由于机械设计需要依赖具备一定专业素养的人员来完成，而用户极有可能无法在概念设计阶段理解设计方所提出的设计理念，仅依赖设计图纸很有可能影响到这一工作的开展效率。通过对虚拟现实技术的应用，设计方将能更全面的通过三维的形式对机械设计概念图进行展示，加快设计方与用户之间的交流效率。
（2）在机械设计中的应用。虚拟现实技术在这一阶段中的应用主要是指以虚拟的形式对现有设计方案中存在的技术缺陷等进行考察，分析虚拟产品是否能达到用户要求，进而在此基础上作出改进，不断完善设计方案，确保机械设计能在功能和质量等方面满足预期。在实际的虚拟设计过程中，相关人员可以结合以下几步来完成这一工作：
1）首先利用CAD等软件完成初步机械设计方案，在此基础之上将CAD系统产生的模型转化为虚拟现实软件支持的格式，进而将这一模型输入到虚拟现实软件之中，最后以三维的形式对现有设计结果进行展示。上述转换过程也可以通过VR-CAD系统来完成。
2）在完成上述操作的基础之上，设计人员应能通过虚拟现实技术对运动构件工作时的协调关系进行考量，若这些构件之间存在可靠性较差或不能有效协调等问题时，那么设计人员则应进一步针对导致此类状况出现的原因进行分析，最后结合分析结果做出改进。
（3）在机械制造中的应用。虚拟现实技术在机械制造中的应用主要是指通过三维动态模型对机械产品的工艺特点、加工制造方法等进行模拟，进而分析实际制造过程中可能会出现的问题，及时消除现有生产流程中存在的安全隐患或质量问题，避免此类问题导致机械制造效率受到影响。在这一技术的作用之下，机械故障率及维修成本都将能得到有效降低，进而实现大幅度压缩机械生产成本的目的，提升此类产品在市场上的竞争力。除此之外，虚拟现实技术也能对轴部件的装配过程进行模拟，进而展示出产品的全寿命周期，指导相关工作人员提前对这一部件在应用过程中可能出现的问题进行分析，从根本上保障机械制造的成功率，避免不合格的产品出现。
3 结语
综上所述，本文主要对机械概念设计阶段、实际设计阶段、制造阶段中虚拟现实技术的应用办法进行了深入探讨，在后续发展过程中，相关设计人员及生产厂家则应更进一步将虚拟现实技术的应用重视起来，在这一技术的辅助之下提前对设计及制造过程中可能出现的问题进行分析，避免实际设计方案存在缺陷或制造过程出现安全问题，最终达到提升机械产品质量、压缩生产成本、保障生产效率的目的，确保机械产品都能在实际应用过程中发挥出预期作用。
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作者简介：赵烨菊（1981-），女，江苏常州人，工程硕士，讲师，研究方向：机械工程及材料成型。
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