農(nóng)業(yè)機械設(shè)計虛擬制造技術(shù)應(yīng)用分析

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摘要：在農(nóng)業(yè)機械設(shè)計中，傳統(tǒng)的設(shè)計方法工作效率相對低下。虛擬現(xiàn)實技術(shù)運用于農(nóng)業(yè)機械設(shè)計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)機產(chǎn)品設(shè)計制造中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：虛擬制造技術(shù)；農(nóng)業(yè)機械；設(shè)計制造；應(yīng)用

運用虛擬制造技術(shù)，可在虛擬環(huán)境了解農(nóng)機產(chǎn)品的各項性能與功能并完成檢測，分析農(nóng)機產(chǎn)品的運行狀況，從而進(jìn)行合理的改進(jìn)。通過研究農(nóng)機產(chǎn)品設(shè)計制造的現(xiàn)狀，讓虛擬制造技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)機產(chǎn)品設(shè)計制造中，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)主要利用計算機仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，在計算機輔助下對產(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)實制造技術(shù)不同的是，虛擬制造技術(shù)需利用計算機將各類農(nóng)機制造系統(tǒng)的知識和技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)地組合，在計算機模擬下讓農(nóng)機產(chǎn)品各項制造活動進(jìn)行虛擬建模，完成農(nóng)機產(chǎn)品的設(shè)計和優(yōu)化。在實際制造農(nóng)機產(chǎn)品前，需對人物信息、現(xiàn)實制造信息及其他各種信息作出準(zhǔn)確控制與管理，利用計算機技術(shù)、信息技術(shù)和仿真技術(shù)對農(nóng)機產(chǎn)品設(shè)計與制造中存在的問題予以解決，進(jìn)而提升農(nóng)機產(chǎn)品的設(shè)計制造水平。

1.2虛擬現(xiàn)實技術(shù)與虛擬制造

在農(nóng)機產(chǎn)品設(shè)計和制造工作中，運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)是未來發(fā)展趨勢。虛擬制造技術(shù)是從虛擬現(xiàn)實技術(shù)的理念與實踐發(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)實技術(shù)的實際運用。它能通過傳感設(shè)備實現(xiàn)用戶與虛擬環(huán)境之間的聯(lián)系，讓設(shè)計的產(chǎn)品通過模擬得以再現(xiàn)。虛擬制造技術(shù)可在計算機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)計人員體會到虛擬的現(xiàn)實感，讓自身的某一部分處于計算機虛擬的環(huán)境中，進(jìn)而讓農(nóng)機產(chǎn)品的制作與設(shè)計工作更加科學(xué)有效。虛擬現(xiàn)實技術(shù)就是一類單純的仿真技術(shù)，它能讓農(nóng)機產(chǎn)品的某個環(huán)節(jié)在虛擬環(huán)境下重現(xiàn)，但并未完成農(nóng)機產(chǎn)品的全面集成。

2虛擬制造技術(shù)在農(nóng)機產(chǎn)品設(shè)計制造中的應(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)運用到農(nóng)機產(chǎn)品中可分為5個內(nèi)容，分別是界面層、活動層、數(shù)據(jù)層、控制層和應(yīng)用層，這幾個層之間的聯(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個層有全面了解和認(rèn)識，才能讓農(nóng)機產(chǎn)品設(shè)計中運用虛擬制造技術(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)被運用到農(nóng)機產(chǎn)品中主要分為3個部分，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)的整個過程控制。

2.3虛擬制造技術(shù)應(yīng)用實例

在農(nóng)機產(chǎn)品設(shè)計制造中應(yīng)用虛擬制造技術(shù)的實例中，非常典型的是聯(lián)合收割機的脫粒機構(gòu)。脫粒機構(gòu)在聯(lián)合收割機中是關(guān)鍵部件之一，它對整個聯(lián)合收割機的工作質(zhì)量與工作效率有明顯影響。在虛擬制造脫粒機構(gòu)工作中，相關(guān)設(shè)計人員和技術(shù)人員應(yīng)先對整個實際制造過程進(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、運動仿真設(shè)計等完成整個模型的建模工作。設(shè)計人員可根據(jù)實際工作的脫粒機構(gòu)進(jìn)行虛擬制造，完成多個方案的虛擬設(shè)計，最終選擇最優(yōu)設(shè)計方案并將其運用到脫粒機構(gòu)的實際制造工作中。

3結(jié)語

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械設(shè)計制造中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，能有效提高生產(chǎn)效率，促進(jìn)我國農(nóng)機企業(yè)的創(chuàng)新與研發(fā)。農(nóng)機產(chǎn)品設(shè)計制造企業(yè)要重視運用虛擬制造技術(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)機設(shè)計產(chǎn)品制造水平更上一層樓，促進(jìn)我國經(jīng)濟發(fā)展。

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作者：柴沙沙 單位：四川大學(xué)錦城學(xué)院