虚拟仿真技术在矿山机械设计制造中的应用和前景

黄少华

（甘肃能源化工职业学院，甘肃 兰州 730207）

当下随着计算机技术的发展，虚拟仿真技术已经得到了实现。虚拟仿真技术主要是通过相关的模拟实验，来寻求随机解决问题的方法。随着计算机技术的发展，虚拟现实技术经过了三个阶段[1]。

从最开始的模拟机仿真，发展到模拟数字混合机仿真，到现在已经发展成为了数字机仿真[2]。不仅如此，虚拟现实技术也在越来越多的领域得到了广泛的应用，尤其，在矿山机械制造过程中，由于矿山机械一般来说体型较大，仪器精密，制造起来较为困难。虚拟现实技术就可以很好的解决这个问题。

1 虚拟仿真技术在机械制造行业的重要性分析

虚拟仿真技术也被称为计算机仿真技术，主要是指机械设计人员通过建立特定的软件，建立出基本的机械模型，然后对其进行模拟化的动态性的分析，得出机械运转中各种动态性的参数，从而不断优化机械的设计方案[3]。这样一来，就可以很好的节约大型机械设备的生产建设成本，在模拟实验的过程中，我们只需要进行模拟操作即可，不需要制造出实物样机，从而能可以更好的节约生产建设资金。除此之外，也可以更加方便的对大型机械的设计进行进一步的完善。在机器设计的过程中，工程人员可以通过计算机来做相应的工程计算，使用计算机来建立仿真模拟模型，可以很好的解决实验难题。由此可见，虚拟仿真技术可以大大提高机械设备的设计效率，也能更好的提高大型机械的设计质量，从而能够降低零部件的制造成本，能够更好的节约生产建设成本。

2 虚拟仿真技术的实现

虚拟仿真技术主要是通过计算机来完成，我们要提前在电脑中建立设计对象的仿真模型，这个过程涉及到：几何学，图形学，数据处理学等多方面的知识。直接利用计算机系统来进行模拟实验是不可能的，只能通过数学建模来设计一个计算机可以接受的载体。在模拟实验的过程中，计算机可以将抽象的数学模型变成具体的三维数据，这种三维立体模型可以给人以更直观的感受，因此越来越多的工作人员在进行大型机械设计过程中，都在采用虚拟仿真技术。由此可见，要想利用虚拟仿真技术，来完成大型机械的设计要遵守以下三个步骤。

2.1 先建好数学模型

要想在计算机中，进行大型机械的模拟实验，就要先制造出一个可靠的模拟系统，并加上相应的边界条件和约束条件。要想达到这个目的，只有通过数学建模才能够实现，数学建模可以很好的让机械制作与产品的数字原型相结合，也能更好的对机械设计全过程进行仿真分析，从而能够最大限度优化大型机械等设备性能。

2.2 进行虚拟仪器测试

虚拟仪器在运用的过程中，需要通过模拟实验，对数据进行一定分析，再对所收集的数据进行相应的分析处理。相比于传统的仪器，虚拟仪器可以更好的在计算机平台上来使用，也可以更好的满足用户的个性化需求。

虚拟仪器的实质就是：将传统仪器中的硬件设置和计算机平台的软件设计融合在一起。这样就能够很好的提高虚拟仪器的智能化程度，也能够更好的提高虚拟化仪器的性价比。

2.3 虚拟装配

利用虚拟装配来进行矿山机械的仿真设计过程中，要对机械产品的可配性进行测试，在实际的机械生产过程中，设计人员经常在零件的配置过程中出现问题。由于设计人员不能一次性将零件配备到位。这样一来，就会导致原机械零件需要被修改，甚至有的机械零件会报废。从而耽误了生产期限，会对企业的生产产生巨大的经济损失。导致机械制造的成本增加，而利用虚拟仿真技术，就可以很好的解决这个问题。

通过虚拟装配技术，可以在计算机上建立起一定的可视化模型，在计算机上建立直观的立体的数据化模型。除此之外，还能利用计算机技术，对所组装的机械进行一定的性能测试。可以在虚拟环境下，对零配件的配备情况进行自我检查，这样才能够更好的提高生产效率，降低生产成本，减少曾经产品生产的资源消耗。

3 虚拟仿真技术的重要性

在机械工程设计过程中，应用虚拟仿真技术，可以很好的对大型机械的零部件加工方法进行研究。除此之外，还能帮工作人员找出大型机械零部件的加工工序和组装顺序。从而能够提高大型机械设备生产效率，减少大型机械生产过程中人力、物力、财力的浪费。

4 结语

自从20世纪80年代以来，虚拟仿真技术已经向更高的水平发展，随着计算机技术的发展，虚拟现实技术已经得到了实现。并且在机械制造行业中，引起了人们的广泛关注。虚拟现实技术可以很好的对大型机械进行虚拟设计、虚拟组装和虚拟测试。

这样一来可以，减少机械设计时资源的浪费，也可以更好的保证大型机械的性能。通过虚拟仿真技术，还能对大型机械的使用性能进行检测，从而能够更好的保证机械的运行效率。

如今虚拟现实技术在很多领域得到了广泛的应用，尤其是在大型机械的制造过程中。这就要求我们要更好的利用虚拟仿真技术，将虚拟仿真技术应用于矿山机械的制造过程中，从而能提高大型机械的性能，满足矿山生产的需要。

[1]周雪娇,陈永利,夏文堂,尹建国,田应甫．《有色金属设计与计算》课程教学中的虚拟仿真技术应用意义探析[J]．重庆科技学院学报(社会科学版),2016(03)：132-134．

[2]魏群．虚拟仿真技术创新发展与十大工程应用[A]．水利部科技推广中心、华北水利水电大学、清华大学土木水利学院、河海大学计算机与信息学院、水资源高效利用与保障工程河南省协同创新中心．大数据时代的信息化建设——2015（第三届）中国水利信息化与数字水利技术论坛论文集[C]．水利部科技推广中心、华北水利水电大学、清华大学土木水利学院、河海大学计算机与信息学院、水资源高效利用与保障工程河南省协同创新中心：,2015：10．

[3]徐雪战,孟祥瑞,何叶荣,赵光明,王向前．基于三维可视化与虚拟仿真技术的综采工作面生产仿真研究[J]．中国安全生产科学技术,2014,10(01)：26-32．