農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)虛擬制造技術(shù)應(yīng)用分析

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摘要：在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法工作效率相對低下。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造工作能大大降低制造成本，縮短制造周期。介紹虛擬制造技術(shù)的原理，闡述虛擬制造技術(shù)在農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：虛擬制造技術(shù)；農(nóng)業(yè)機(jī)械；設(shè)計(jì)制造；應(yīng)用

運(yùn)用虛擬制造技術(shù)，可在虛擬環(huán)境了解農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的各項(xiàng)性能與功能并完成檢測，分析農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的運(yùn)行狀況，從而進(jìn)行合理的改進(jìn)。通過研究農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的現(xiàn)狀，讓虛擬制造技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造中，從而促進(jìn)其發(fā)展。

1虛擬制造技術(shù)

1.1虛擬制造技術(shù)的原理

虛擬制造技術(shù)主要利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在計(jì)算機(jī)輔助下對產(chǎn)品的開發(fā)管理與制造等所有環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬控制，使得農(nóng)機(jī)產(chǎn)品制造過程中的所有控制與決策水平得到大大提升。與現(xiàn)實(shí)制造技術(shù)不同的是，虛擬制造技術(shù)需利用計(jì)算機(jī)將各類農(nóng)機(jī)制造系統(tǒng)的知識(shí)和技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)地組合，在計(jì)算機(jī)模擬下讓農(nóng)機(jī)產(chǎn)品各項(xiàng)制造活動(dòng)進(jìn)行虛擬建模，完成農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。在實(shí)際制造農(nóng)機(jī)產(chǎn)品前，需對人物信息、現(xiàn)實(shí)制造信息及其他各種信息作出準(zhǔn)確控制與管理，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和仿真技術(shù)對農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造中存在的問題予以解決，進(jìn)而提升農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造水平。

1.2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與虛擬制造

在農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造工作中，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是未來發(fā)展趨勢。虛擬制造技術(shù)是從虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的理念與實(shí)踐發(fā)展而來，并在此基礎(chǔ)上融合制造技術(shù)，可被認(rèn)為是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用。它能通過傳感設(shè)備實(shí)現(xiàn)用戶與虛擬環(huán)境之間的聯(lián)系，讓設(shè)計(jì)的產(chǎn)品通過模擬得以再現(xiàn)。虛擬制造技術(shù)可在計(jì)算機(jī)的輔助下生成三維環(huán)境，通過各類接口與顯示設(shè)備讓設(shè)計(jì)人員體會(huì)到虛擬的現(xiàn)實(shí)感，讓自身的某一部分處于計(jì)算機(jī)虛擬的環(huán)境中，進(jìn)而讓農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的制作與設(shè)計(jì)工作更加科學(xué)有效。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是一類單純的仿真技術(shù)，它能讓農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的某個(gè)環(huán)節(jié)在虛擬環(huán)境下重現(xiàn)，但并未完成農(nóng)機(jī)產(chǎn)品的全面集成。

2虛擬制造技術(shù)在農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用

2.1虛擬制造體系結(jié)構(gòu)

從目前我國虛擬制造體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展來看，較為先進(jìn)的結(jié)構(gòu)理論來自于上海交通大學(xué)提出的VM（虛擬制造）體系結(jié)構(gòu)。該體系結(jié)構(gòu)運(yùn)用到農(nóng)機(jī)產(chǎn)品中可分為5個(gè)內(nèi)容，分別是界面層、活動(dòng)層、數(shù)據(jù)層、控制層和應(yīng)用層，這幾個(gè)層之間的聯(lián)系緊密，不同的層在虛擬制造技術(shù)中所占比例不同，需要對5個(gè)層有全面了解和認(rèn)識(shí)，才能讓農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中運(yùn)用虛擬制造技術(shù)的水平得到提升。

2.2虛擬制造系統(tǒng)組成

虛擬制造技術(shù)系統(tǒng)被運(yùn)用到農(nóng)機(jī)產(chǎn)品中主要分為3個(gè)部分，分別為虛擬信息系統(tǒng)、硬件資源和虛擬物理系統(tǒng)。通過CAE、CAD、CAM軟硬件系統(tǒng)來完成虛擬制造系統(tǒng)的整個(gè)過程控制。

2.3虛擬制造技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

在農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造中應(yīng)用虛擬制造技術(shù)的實(shí)例中，非常典型的是聯(lián)合收割機(jī)的脫粒機(jī)構(gòu)。脫粒機(jī)構(gòu)在聯(lián)合收割機(jī)中是關(guān)鍵部件之一，它對整個(gè)聯(lián)合收割機(jī)的工作質(zhì)量與工作效率有明顯影響。在虛擬制造脫粒機(jī)構(gòu)工作中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員和技術(shù)人員應(yīng)先對整個(gè)實(shí)際制造過程進(jìn)行框架構(gòu)思，再構(gòu)建相應(yīng)的三維模型，接下來通過虛擬裝配設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)仿真設(shè)計(jì)等完成整個(gè)模型的建模工作。設(shè)計(jì)人員可根據(jù)實(shí)際工作的脫粒機(jī)構(gòu)進(jìn)行虛擬制造，完成多個(gè)方案的虛擬設(shè)計(jì)，最終選擇最優(yōu)設(shè)計(jì)方案并將其運(yùn)用到脫粒機(jī)構(gòu)的實(shí)際制造工作中。

3結(jié)語

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能有效提高生產(chǎn)效率，促進(jìn)我國農(nóng)機(jī)企業(yè)的創(chuàng)新與研發(fā)。農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造企業(yè)要重視運(yùn)用虛擬制造技術(shù)，結(jié)合當(dāng)前應(yīng)用現(xiàn)狀，研發(fā)新型虛擬制造技術(shù)，使我國農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)產(chǎn)品制造水平更上一層樓，促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

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作者：柴沙沙 單位：四川大學(xué)錦城學(xué)院