虚拟制造技术
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虚拟制造技术范文第1篇
虚拟制造技术是创始于20世纪末期的新型先进技术，通过对产品性能进行模拟和预测，综合运用建模、仿真、测试等技术改进设计加强生产。由于其广泛的应用前景，许多发达国家都纷纷对其进行研究，不少国家取得了很大的进展。同时，我国许多高等学府的科研单位也投入了研究工作，且在技术取得了一定的成就。虚拟制造技术研究方向广阔，内容复杂，这与不同的应用技术和研究对象有着紧密联系。虽然我国开始接触时间不长，但是科研人员对虚拟制造技术已经有了独到的见解。
1.1虚拟制造技术的基本特点
采用计算机信息技术进行高度集成和全方位仿真。通过组合资源、过程、产品等模型仿真设计经营方案、生产活动等行为。不断优化各类配置，由此可保证制造系统的合理性和科学性。这些因素都为当前我国汽车行业的发展提供了更多的平台。而在实际操作中，虚拟制造技术就是通过计算机的映射对其本质进行体现。在控制流、物质流、信息流的相互协调作用下，成功体现生产制作过程。因为虚拟制造过程可以在实际制造之前预测其性能，并且可通过数字形式反馈出来。所以这样可以大大降低生产成本，为企业争取更大效益。
1.2虚拟制造技术的优势
第一、减短产品研制周期，按照传统的生产流程需要经历设计、修改、生产等流程。在试制平生产出来之后再进行信息反馈，这样复杂而又繁琐。而在虚拟生产过程中，可以根据需要随时检验和预测，方便操作和改正；第二、增强产品质量，在生产制造过程中运用虚拟技术可以对各类生产方案就行修改和仿真，最大程度的优化设计方案，这与传统方式下的生产模式形成鲜明的对比；第三、降低生产成本和资源损耗，传统方式的制造生产需要消耗大量的人力物力，而虚拟制造生产完全不同，一切通过电脑完成，直接减少了能源浪费和成本损失；第四、通过虚拟制造技术，生产者可以随时监控了解产品的性能和进度，这有助于企业避免生产风险。由于虚拟制造技术的大力发展和广泛应用，许多科技建设中，例如、航空、军事、铁路等领域都运用了虚拟制造技术。
2汽车制造工艺的发展
随着汽车行业的发展，竞争越来越激烈。消费者对车辆外形和质量都有了更高的要求。这就导致生产者必须在制造工艺上不断改革。因此汽车制造技术的革新给人们带来了新的发展和机遇。汽车制造工艺的特点：先进的制造工艺是在传统工艺的基础上逐渐发展而来的，它保留了传统技术的核心技术又融合了先进技术的科研成果。新型的汽车制造工艺贯穿于整个生产和销售过程，包括产品整体设计、前期准备、生产制造、以及售后处理等一些内容。近年来，我国不断采用新技术制造汽车并取得了很大成就，但是与发达国家相比还存有很大差距。第一、发达国家多采用计算机管理模式，十分关注生产模式的发展，推行AM、LP、JIT等技术思想。然而我国只有部分企业采取了计算机式管理。第二、许多发达国家都不停更新数据和设计准则，不断采用新型设计方式，全面运用CAD等技术。进行计算机化无图纸生产。但是我国的CAD发展远落后于其他国家。第三、发达国家普遍使用高精密的加工仪器，进行微加工、精加工、使用纳米和激光技术等新加工方式。这在我国来说，尚在学习研究阶段。第四、欧美等发达国家基本采用：数控技术、FMC、CIMS、FMS等新型科技实现了数字化、集成化、智能化。一汽和二汽是中国的汽车制造行业的先驱，30多年来，二汽得到了巨大发展，同时全球的汽车行业也不断壮大。最先进的技术科研成果都在汽车行业得到了充分体现。随着汽车行业的不断发展，目前我国已经拥有各类汽车制造和生产厂商近6000余家，总值远超出万亿。前五名汽车生产企业的集中度高达75%，汽车使用普及率更是高达270辆/千人，而发达国家的汽车化水平高达430/千人。据统计，国家2006年的汽车行业总产值高达16000多亿人民币，这约占全国2.8%的GDP。从1998年6月到2007年12月之间，人均年份产量增长率均高于12%，最高年产量增长率甚至超过30%。汽车一直是中国经济发展的支柱产业，整个汽车行业的员工队伍多达1000多万人，其他与之相关行业更是多达3000多万人。纳税值超过5000多亿人民币。
3结束语
虚拟制造技术范文第2篇
关键词：虚拟制造；仿真模拟；发展；应用
1.前言
随着市场的全球化，各种新兴技术在相关领域的综合使用，企业之间的竞争方式发生了巨变。制造行业遭遇了巨大的挑战，为了制造业能够更好的生存与发展，必须要满足市场所提出的多项要求：缩短产品开发周期、提高产品质量、降低制造成本以及用更好的技术支撑和售后服务来赢得客户的信赖。企业为了赢得市场，必须对市场形势做出准确评估和及时的调整，应对多变的市场需求。计算机软硬件技术及网络技术的迅速发展为实现这一目标提供了强有力的支持[1]。各种技术的发展及应用使得虚拟制造技术应运而生，作为一种全新的生产模式，必将给制造业指明新的前进方向。
2.虚拟制造技术
2.1 虚拟制造技术定义及特点
虚拟制造技术是对产品实际生产活动中的真实环境进行虚拟模拟，在计算机上得到数字化模型进而对生产活动进行分析、评估。产品研制过程中，通过仿真模拟建模技术模拟出产品在后续制造过程中的虚拟环境，分析各个环节甚至整个产品生命周期可能出现的活动对产品性能各方面的影响。通过虚拟环境下的情景展示及分析结果，尽早的发现生产活动中可能存在的隐患与问题，及时的信息反馈改进设计，合理的调整生产活动。降低研制成本和产品开发周期，减少实际生产活动中带来的损失，更加合理的控制生产活动，提高企业生产效率，最终提高企业在市场中的综合竞争力。
虚拟制造较传统制造而言有很大的区别，虚拟制造有如下特点：（1）不用对样机进行实物制造就能评估产品性能，节约制造成本。（2）产品研制过程中能尽早发现产品存在的问题，及时得信息反馈对产品进行改进。（3）产品开发采用仿真模拟的方法，借助软件分析完成最终研制。
2.2 虚拟制造的种类
广义的制造过程不仅包括了产品的模型研发、样机制造、性能测试、实体生产。同时还有企业对自身生产活动的市场调查、经营策划和实际生产活动中的调整控制。按这个思想考虑，虚拟制造可以被分为三大类：以设计为中心的虚拟制造、以生产为中心的虚拟制造和以控制为中心的虚拟制造[2]。
以设计为中心的虚拟制造强调根据产品的制造信息仿真建模得到统一的数字化模型，分析模型中的各类问题对产品各方面性能和产品的可装配性进行分析。以生产为中心的虚拟制造强调根据不同企业所拥有的设备资源等约束条件，仿真模拟各个加工过程结合企业的制造资源及环境进行加工过程的合理组合，使得生产计划更加合理优化。以控制为中心的虚拟制造强调将在企业管理控制中引入仿真模拟技术，对实际生产活动的环境进行虚拟模拟，提供虚拟环境模型使得企业对生产活动的控制更优化。
2.3 虚拟制造的关键技术
虚拟制造技术在应用过程中需要工作人员掌握一些关键技术。例如，（1）特征建模：根据产品加工工艺信息建立特征模型。（2）企业间产品数据交换：企业间合作对产品进行设计研发时，要保证各个企业之间的产品信息得以互通。（3）快速原型制造软硬件系统：充分利用计算机及软件进行虚拟造型快速制造出虚拟样机。（4）加工能力模型/生产能力模型：根据企业的车间设备信息建立加工能力模型，据企业的其他可用资源信息建立生产能力模型。（5）产品零件的可制造性分析：据零件的特征信息及企业的车间设备，确定加工方式、步骤、工艺及参数。 （6）制造过程的动态描述：根据加工方案对加工过程进行动画展示。（7） NC代码自动生成：据零件特征信息及工艺路线自动生成零件NC代码。 （9）验证与测试系统：借助虚拟现实技术及人―机工程评估产品的使用寿命、可靠程度及报废处理[3]。
3.虚拟制造技术应用
3.1 虚拟制造技术在国外的应用
国外关于虚拟制造技术的应用已经有一定的规模，积极投入到各行各业的应用当中，完成相应的生成计划和目标，将市场需求的产品及时的投入到市场并收到良好的效果。在美国，波音公司生产的波音777客机是虚拟制造技术应用的经典产品。该机的设计研制包括众多的零部件，虚拟制造技术使得所有零部件的设计和改进全部是在由计算机组成的虚拟环境中完成，使得设计时间和难度都大幅度降低，并且提高了设计精度。在日本， 1994年日本的Matsushita公司曾经开发出一套针对厨房个性化设置的虚拟制造系统，顾客利用该系统在虚拟环境下对自己的厨房中的各种设施进行个性化设计，完成个性化设置之后计算机会将所有的信息进行分类统计存储，借由网络将所有信息传输给异地的生产部门，生产部门根据不同的信息生产出顾客所需要的个性化厨房，增加企业的市场竞争力。
3.2虚拟制造技术在国内的应用
国内关于虚拟制造技术的应用还没有形成一定的规模，广泛使用该技术的行业偏少。对其应用主要集中在以下两个方面：（1）产品的虚拟设计：通过产品的设计研制、性能测试、装配及故障诊断等过程的仿真模拟在虚拟环境下不断改进产品的设计。北京机械科学研究院曾虚拟模拟现实立体停车库的环境，建立数字化的虚拟模型和系统，利用该系统对车库布局进行优化和改进。（2）产品的虚拟制造：对实际加工过程的虚拟模拟，在虚拟环境下解决实际生产过程中可能存在的问题，使得实际生产活动得以合理的运行。合肥工业大学研制的双刀架数控机床加工过程模拟软件，利用该软件使得现场调试时间大大缩短，节约了设备调试耗时，尽快投入生产活动中，并且保证刀具在对刀时能够一次成功，减少不必要生产耗时从而提高生产效率。
目前来看，国内对虚拟制造技术的应用还比较落后，使用该技术的工作单位和企业数量有限。即使一些使用虚拟制造技术的企业和工作单位也没能做到效益最大化，关于虚拟制造技术的一些理论知识及部分关键技术仍然没能很好地掌握，在实际生产活动中的应用也没能很好地体现出虚拟制造的优势。
4.小结
以产品的数字化模型为基础，以系统建模和仿真技术为辅助，对产品的设计研发、加工制造和性能检验等过程进行动态仿真模拟实现虚拟制造，根据虚拟制造过程的分析评估结果对企业的生产活动、市场策划进行优化处理[4]。虚拟制造用产品的数字化模型取代实物样机，通过对产品模型进行各种动态模拟测试从而评估产品性能，使得企业的生产活动有良好地机动性，提高企业的市场竞争力。虚拟制造作为一种世界范围内的先进制造模式，制造业对其的应用必将逐渐重视并推广，在生产活动的方方面面带来革新。在未来的制造业中，虚拟制造必将占有重要的地位，发挥自身的巨大优势。（作者单位：重庆交通大学机电与汽车工程学院）
参考文献：
[1] 崔鑫，时蕾，夏伯乾.浅谈虚拟制造技术的应用[J]，煤矿机械，2011，6，10-12
[2] 白广利，杨洪亮等.虚拟制造技术的初步研究[J]，自动化技术与应用，2011，2，97-102
虚拟制造技术范文第3篇
虚拟制造技术实现了现代工程机械工程设计领域中的设计、试制等一系列过程的直观性。实现了在产品真正制造出来前，可以在虚拟的制造环境中生成产品的原型，更好的替代现实中的硬件产品，更方便的对设计产品的性能和可生产性进行评估，有效极大的缩短产品的设计和生产周期，最大化的节约了产品开发的成本，保证产品的开发和设计可以适应市场的灵活性的变化。
关键词：
虚拟制造技术；现代机械；工程设计
随着知识经济和工业制造的快速发展，现代化的市场要求产品生产厂商要以最快的速度、最优的品质、最短的研发时间、最低的成本消耗和最佳的服务来满足顾客的需求。产品的质量在传统的设计和制造方式上不能得到很好的保证，并且传统设计的工艺比较粗糙、开发的效率低、花费时间比较长、耗费的资金比较大。在变化速度快、持续性发展和不可预测性市场中难以适应。因此企业的生产活动需要具备高度的柔性和快速的反映，与此同时信息技术的飞速发展保证了机械制造的先进性，信息化的使用对于现代机械工程设计十分重要。
1、机械设计制造中的虚拟制造技术
1.1虚拟技术中的建模技术虚拟指的是在系统中将现实制造系统映射到虚拟环境下，主要涉及了RMS的模型化、形式化、计算机化的抽象描述和表示。VMS建模的主要内容有：生产模型建立、产品模型建立、工艺模型建立的信息化体系结构的建立。生产模型中有静态描述和静态描述两种。静态描述主要是关于对系统生产能力和生产特性。动态描述是在已经被得知的系统状态和需求的性质上对产品的整个过程进行全面的预测。在制造过程中我们将种种实体对象总的称之为产品模型。在产品的模型建立中需要对产品的明细、形状特征等方面进行描述[1]。对于VMS而言，要实现产品实施过程的全部继承必须具备完整的产品模型。因此在虚拟制造中的产品模型不再是单一和静止的，它可以运用抽象的技术实现各种模型面貌的提取。工艺模型主要指的是在制造过程中对产品的工艺参数和关于产品功能的各种因素进行联系，最终实现对产品模型和生产模型之间相互作用的反映。
1.2虚拟制造技术中的仿真技术仿真指的是通过计算机实现复杂现实系统的抽象化和简洁化最终形成的系统模型，并且在仿真的基础上对模型进行应用，最终得到相应的系统性性能分析。仿真主要以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，并且仿真系统可以对计算机的计算能力进行应用，实现在短时间内完成在实际工作中需要很长时间的工作，有效缩短了生产决策的时间，最大化的避免了对人力、物力和资金的投入以及浪费。计算机技术还有很好的仿真修复功能，最大化的保证了方案的最优。仿真技术过程的主要步骤有：系统研究、数据收集、系统模型建立、仿真算法的确定、仿真模型的计算、仿真模型的运行、结果的输出和分析。
1.3虚拟制造中的虚拟现实技术虚拟现实技术目的是改善计算机的交互方式，提高计算机可操作性，它是在对计算机图形系统和多种显示以及控制等接口设备的基础上，以交互的三维环境为人提供沉浸体验的技术。虚拟现实技术主要由图形系统和多种接口设备的组成，使人在虚拟环境中感受到真实的沉浸感觉，交互性计算机系统是虚拟现实系统的基础。虚拟现实系统中有操作者、机器和人机接口。它帮助提升人和计算机间的和谐度，同时也是最有力的仿真工具[2]。在VRS的作用下实现对真实世界的模拟。关于虚拟制造和实际制造关系则如图1所示。在用户交互输入以及输出修改虚拟环境的条件下，使人达到身临其境的沉浸感觉。VM的关键技术之一就是虚拟现实技术。
2、机械虚拟样机技术研究
虚拟样机技术在机械工程设计中为被称作机械系统动态仿真技术，它是在二十世纪八十年代在计算机技术的快速发展中发展起来的一种计算机辅助技术。在计算机建立样机模型后，对模型的多种动态性能进行具体的分析，最后对样机方案实现改进。【4】用数字化模型代替物理性的样机。通过虚拟样机技术的作用，简化了机械产品的设计开发过程，有效缩短产品开发的时间，最大程度降低产品的开发成本和费用，实现产品质量和系统性能的提升，使设计产品实现最优化和最具创新性。综合以上优势，该技术一经出现就受到了众多工业发达和高等院校及设计和生产企业的重视，许多著名的产品开发设计者都对该技术进行了引入并运用在自身产品的开发中，并且取得了极好的经济和生产效益。结语总之，虚拟制造技术主要是指在机械制造中，通过对机械的制造过程进行仿真和模拟，目的是为了提升产生生产的效率，最大程度降低机械产品的生产成本。从二十世纪九十年代到现在，虚拟制造技术在得到了迅速的发展，其在现代机械工程设计中的应用也更加广泛，逐渐成为现代机械工程设计中的最关键的技术。虚拟制造技术是现实技术和计算机仿真技术在机械制造中的综合应用。
参考文献：
[1]戴晴华,易迪升,田文胜,等.虚拟制造技术及其在工程机械中的应用[J].中国工程机械学报,2010,02:184-189.
虚拟制造技术范文第4篇
【关键词】虚拟技术；机械制造业；应用；思考
虚拟制造技术又被称为“拟实制造”技术，其主要是利用信息技术、仿真技术以及计算机技术的结合来模拟现实制造活动中的人物以及信息，并且对制作的过程进行全面的仿真，通过这种方式能够发现制造中存在的各种问题，并且采取有效的解决措施来预防，实现产品一次性成功制造的目的。不仅可以缩短产品的生产成本，同时还能够增强产品在市场上的竞争力。
1虚拟制造技术的核心组成部分分析
虚拟制造技术涉及到多个领域，其核心技术主要包括三个方面的内容，分别是建模技术、仿真技术以及虚拟现实技术部分。
1.1虚拟制造中的建模技术分析
虚拟制造系统中的建模技术主要有生产模型的建立、产品模型的建立以及工艺模型的建立三个部分的内容。其中生产模型有动态描述与静态描述两个部分，前者主要描述系统的生产能力以及生产特性，后者则是预测产品生产的整个过程。产品模型是各种实体模型的集合，目前产品模拟的信息是由众多静态信息构成的，包括产品结构明细表、产品的形状特征等。完整的产品模型是保障产品实施过程中所有活动集成的关键所在。虚拟制造中的产品模型打破了传统的静态模型形式，形成了一种动态模型。工艺模型是通过将工艺参数与产品设计的属性相联系，更好地反映生产模型以及产品模型之间的一种交互作用。工艺模型的功能主要包括计算机工艺仿真模型、统计模型以及数学模型等多种类型。
1.2虚拟制造中的仿真技术分析
仿真技术就是在计算机的辅助作用下将一些复杂的现实系统经过抽象化以及简化的方式使其形成一种系统化的模型，通过对模型进行分析能够得到一系列统计性能。由于仿真技术方法在研究的过程中是以系统模型为研究对象的，因此，不会对实际的系统造成任何干扰。不仅如此，仿真系统还能够应用计算机的运算功能在较短的时间内模拟出实际生产过程中很长的生产周期。因此，这种技术在机械制造中的应用能够缩短决策时间，减少了资源的浪费，同时还能够对实施方案起到优化的作用。
1.3虚拟制造中的虚拟现实技术
虚拟现实技术的产生是为了改善人与计算机的交互方式，增强计算机的可操作性而产生的一种技术。这种技术综合利用了计算机的图形系统以及控制设备，能够生成一种三维交互的环境，即虚拟环境。在虚拟技术的技术上用于计算机交互性操作的系统称为虚拟现实系统。该系统不及能够促进人与计算机之间的和谐程度，同时还能够起到修改虚拟环境的作用。
2机械制造业领域中对虚拟制造技术的应用分析
2.1虚拟技术在机械产品设计中的应用分析
我国虚拟技术最早应用的领域是军事领域和航空领域当中，在计算机技术不断发展的过程中，虚拟技术的应用领域也逐渐拓展，在机械产品的设计制造中发挥了重要的作用。例如，数控机床的设计中就应用了虚拟技术，通过虚拟技术进行机构的几何造型，运动仿真性能的分析、机械热特性以及热变形的分析等。此外，虚拟技术在造型设计、虚拟装配以及虚拟现实技术培训中也取得了较好的成果。在机车车辆等一些复杂产品的设计研发中应用虚拟技术，通过将传统的研发经验与现代的虚拟技术之间相结合，能够有效的解决动力学知识的计算、结构强度分析以及疲劳可靠性分析等多种问题。为机车车辆的虚拟样机的国产化提供了发展的契机。虚拟技术在机构设计中的应用能够实现机构的动力学仿真，对于机构的精度分析以及可靠性分析的作用较大。
2.2虚拟技术在机械建模中的应用
传统机械建模之前，我们首先应该对运动进行分析，通过运动分析的结果再进行动力分析，在此过程中需要做大量的图形以及公式，不仅增加了建模的复杂程序，同时还容易出现较多的错误，建模的准确性最终也难以保障。虚拟样机技术在机械建模中的应用，设计人员只需要给出机械的构成以及相应的连接形式，同时给出相关构建的物理参数，通过计算机就能够完成建模以及求解的流程。这样的建模过程不仅能够减轻设计人员的工作量，同时还能够提高建模的效率。虚拟样机在机械建模中的应用还能够发挥其软件的更多功能，传统建模分析中得到的是大量的数据，但是对于数据结果的分析往往是无从下手，需要设计人员具备丰富的理论知识和设计经验，利用虚拟样机技术软件就能够增强各种计算机结果的可视化效果，将数据结果通过图形或者是动画的形式表现出来，设计人员可以直观的看到建模的机械性能以及运动效果，从而确定建模的实效性。
3结束语
虚拟技术在现代机械制造领域中的应用能够从根本上改变机械制造的设计方式以及规模化生产方式。在机械产品制造出来之前，通过虚拟技术能够生成一种软产品的基础模型，这种模型可以替代传统的样品试验，从而预测产品的性能以及可制造的结果。通过虚拟环境展示软产品不仅可以降低实际产品的开发成本，提高产品在市场上的竞争力，同时还能够缩短产品的生产周期，减少其他资源在产品生产中的浪费。当前机械制造业的虚拟技术的应用应该以企业的需求为动机，综合技术本身的各种核心功能，改变产品生产和开发的复杂性，提高产品的生产效率，从而促进机械制造企业产品生产的全面发展。
参考文献
[1]张滨.虚拟技术在现代机械制造业中的应用探究[J].制造业自动化,2010(15):83-85.
[2]张子彦.虚拟技术在机械制造业的应用与分析[J].科学教育,2005(04):30-31.
[3]符应彬.计算机虚拟技术在现代制造业中的应用[J].软件,2013(05):83-84.
虚拟制造技术范文第5篇
论文关键词：水力机械 制造工艺 虚拟现实技术
论文摘要：水力机械制造工艺是水力机械及工程专业方向学生的一门重要的专业必修课。由于该课程实践性强的特点，在教学过程中引入虚拟现实技术就具有十分重要的意义。水力机械制造工艺课程教学中应用虚拟现实技术再现了真实的零件结构、零部件的装配过程和典型零件的数控加 工过程，对改进教学效果起到 了一定的作用。同时，本文提出了今后在课程建设 中完善的方向。对其它同类课程的教学具有一定的参考价值。
水力机械制造工艺是热能与动力工程专业水力机械及工程方向学生的一门重要的专业必修课。根据该专业本科培养目标，要求学生具有宽广的理论基础、较强创新能力和适应能力，能在流体机械及工程等部门从事开发、研究、设计、运行、现代管理 、科学研究、教学等方面的工作。事实上，近三年该专业的毕业生就业率均保持了较高水平，水力机械及工程专业方向的学生到专业对口部门的占到了 70％ 以上，而这些毕业生所从事的主要工作就是水力机械的设计与制造。由此可以看出，学生如果能在在校期间掌握好流体机械特别是水力机械制造工艺的相关知识，将对他们今后的工作大有裨益，这将促进他们将理论知识 和生产实际相结合以增强他们工作岗位的适应能力。
水力机械制造工艺是一门实践性很强的课程，所涉及的相关基础理论、基础知识也相当广泛。根据教学大纲的安排，该门课程应在学生学习完流体力学、工程材料、机械工程基础、流体机械原理、流体机械结构及强度等课程的基础上开设。在教学过程中最好能够在学习该门理论课程的同时到水力机械制造厂参观实习，这将有助于学生建立起对加工设备、加工零件、加工环境的感性认识，提高教学效果。但是实际教学过程中，没有条件能够达到这样的要求。况且大中型的水轮机零部件尺寸较大、结构复杂，加工制造工艺涉及的问题较多，即使是到专业的水力机械生产厂的加工现场也很难对其结构和加工过程有全面深人的了解。因此，按照传统的教学方法和手段，让学生通过书本上的插图对所学的对象，如零件、加工设备、检验设备等进行了解，学生很难有深刻的认识 ，况且部分插图书中没有附上，结果制造工艺课程学完了，部分学生到了工厂还是会把车床误认为铣床，一些专业典型零件也看似很陌生，由此可见传统的教学手段取得的效果并不理想，学生并不能将课堂所学与实际有机联系起来。为此，我们将虚拟现实技术引入到水力机械制造工艺的教学中，将抽象的零件和加工过程形象化，以帮助学生直观地观察零件结构，理清零部件的装配关系，进一步理解结构设计与加工工艺的关系，并将加工过程中所涉及工装夹具、机床、刀具等素材通过虚拟现实技术融入到教学课件中，从而缩短理论与实际的距离。
虚拟现实技术是近年来发展起来的新兴技术 ，在各个领域逐步得以开发应用。根据沉浸程度的不同，可将虚拟现实分为桌面式、大屏幕式、沉浸式和舱室仿真器四种类型…。其中桌面虚拟现实是一种初级的虚拟现实，它的沉浸度差，但最为简单，制作成本低，易于普及和实现。本课程教学中使用的仿真系统就是采用 VRML (VirtuaI RealityModeling Language，虚拟现实建模语言)开发的桌面式虚拟现实仿真系统，以配有高性能的图形加速卡的 Pc机为开发平台，其性能能够满足系统实时性的要求。虚拟现实技术在最近十几年得到了飞速的发展，由于其特有的仿真特性，如沉浸感、时实交互性、想象力和三维图形等，它正在成为解决工程问题 的一种重要方法，也是实现计算机辅助教学 的重要 手段。
在水力机械制造工艺课程教学中，为了真实地再现水力机械典型零部件的结构，我们采用了功能强大的 CAD／cAM一体化软件 unigraphics 进行零件的三维建模，以 word的格式输出，再利用 VRML对各零件的显示颜色、材质、光照等进行渲染 ，这样就可以利用安装了 Cortona插件的 IE浏览器进行零件的浏览了，从而脱离了复杂的 UG软件环境。在浏览器里可以通过插件上的控件对三维模型进行旋转、平移、放大等操作，帮助学生全方位 的了解课程中所讨论的对象，增强学生的感性认识。图 1、2分别为水轮机座环和水轮机顶盖的三维模型，在讲解到此类典型环形类零件的加工时，就可以通过旋转放大等操作全方位地浏览三维模型，比较它们结构上的异同，深入理解结构设计的正确性和合理性，认清关键加工部位，为拟订高效合理的加工工艺方案奠定基础。
水力机组装配与一般的机械产品相比有其特殊性，即在制造厂仅能完成重要部件的预装配，而整台机组的装配是在水电站完成的。对于大型电站，安装周期较长，水轮机的许多零部件被安装在机坑里，对于在校学生来说很难有机会全面地看清楚其内部结构及各零部件的空间位置关系。为此，我们采用虚拟现实技术和计算机仿真技术相结合开发了水轮发电机组检修仿真系统 ，帮助学生从不同的角度观察各零部件的三维实体模型及零部件之间的空间位置关系、联接关系等 (如图 3所示)，了解水力机组安装过程中零件的安装先后顺序和相关的技术要求，有利于学生了解和制定合理高效的装配方案，将理论与实际有机的结合起来。利用 Java编程实现简单的人机交互功能。图 4为水轮机水导轴承动态仿真装配过程截取图，在进入装配场景后，点击启停按钮，动态装配过程即呈现在窗 口中，视图左边显示的是水导轴承安装步骤，这样学生不用到水电站或制造厂装配现场就能较直观地学习水轮发电机组各部件的装配工艺规范，有利于提高教学效果。
随着生产技术的不断发展，水力机械的制造也沿着数字化的方向不断发展 ，水力机械许多曲面类零件均采用数控方法加工。在实际教学中，我们采用专业的加工仿真软件 Vericut 逼真地再现了实际加工工件、加工机床和加工环境 ，对加工过程中可能存在的问题进行检测 ，让学生在课堂上就能对加工制造过程有全面的认识。Vedcut 采用了先进的三维显示及虚拟现实技术，对数控加工过程的模拟达到了极其逼真的程度。特别是在叶片类曲面加工过程中，如何确定合理的加工参数 (刀具形状与尺寸 、刀具相对加工表面的姿态、走刀路线、主轴速度、切削深度和进给速度等)以适应加工过程中叶片曲面形状的变化对提高加工精度变得非常重要，这些都可以通过加工仿真软件在教学过程中形象生动地展现在学生面前 (如图5所示)。但是目前这部分的工作还处于起步阶段，只能在课堂上做部分演示，有待进一步完善。今后在条件允许的时候，可以在理论教学完成以后，让学生自行建立零件 、机床的三维模型，模拟水力机械典型零件的加工 ，从而帮助学生将课堂中所学的理论知识转化为生产实践。
虚拟现实技术现已延伸到许多领域，它的发展不仅仅依赖于相关软硬件的发展，而是更多地取决于该技术为实际问题提供低成本高效率的解决方案的能力。虚拟现实技术应用到水力机械制造工艺课程的教学中，逼真生动地再现了真实的零件结构、零部件的装配过程和典型零件的数控加工过程，学生通过这些虚拟现实环境就能够从形象化的角度理解零件从设计、毛坯形式、安装定位、加工、装配、质量检查等各个环节，提高了学生的学 习兴趣 ，从而强化了理论知识的学习，对提高教学效果起到了重要作用。
参考文献
[1]王桃，赖喜德，刘小兵，等．基于虚拟现实技术的水轮发电机组检修多媒体仿真系统[J]．兵工自动化，2003，22(6)：19—20．
