虚拟现实技术在机械设计与制造中有效运用分析

吴震波

摘 要：虚拟现实技术在机械设计与制造中的应用发挥出十分积极的作用，其强大的仿真能力，不仅显著地提升了机械设计与制造的能力水平，同时在保障机械设计与制造的质量上也发挥出了不可替代的优势作用。对虚拟现实技术的特点、在机械设计与制造中的应用优势以及具体应用进行简单阐述，以供参考。

关键词：虚拟现实技术；机械设计；制造

中图分类号：TH164                              文献标识码：A                                   文章编号：2096-6903（2023）06-0126-03

0 引言

无论是提升生产能力与效率，还是改善生活品质，促进社会的进步，无一例外的都需要大量设备的支持[1]。而机械设计与制造正是提升设备性能，发挥设备作用的重要领域。

受互联网以及信息技术的广泛应用和影响，各种先进技术形式百花齐放，为机械设计与制造的方法与途径创新创造了更好的条件。近年来，虚拟现实技术在机械设计与制造领域中的应用也越来越普遍，也正是由于有了虚拟现实技术的应用，无论是在机械设计制造的质量上，还是设计制造的效率上，都得到了显著的提升，也有力推动了机械设计制造领域的快速发展。

1 虚拟现实技术的特点

新时代背景下，先进技术的发展与应用，为社会的高速度，高质量发展提供了更多可能。信息技术全面、深入、广泛覆盖的新形势下，虚拟现实技术在人类视线中出现的频率越来高，正在深刻地影响人类的生活。虚拟现实技术是一种仿真技术，是以电子信息技术，虚拟制造技术，以及计算机技术为依托的一种先进技术形式。

当前，虚拟现实技术又被称作VR技术。多数人了解虚拟现实技术，都是从游戏中、影院中开始的。随着虚拟现实技术的持续发展，性能不断完善升级，虚拟现实技术的应用范围越来越广泛，除了游戏与娱乐领域之外，虚拟现实技术在许多未知领域也发挥出了很好的辅助作用。不限于教育领域、建筑领域，还有机械设计与制造领域。

虚拟现实技术是在虚拟环境下实现仿真化的体验，当戴上3D眼镜，就能够产生身临其境的体验感，对一朵花开的过程感受更真实。虚拟现实技术是通过计算机与互联网以及相关的电子信息技术，虚拟制造技术来联动实现的。

在一些领域，需要利用虚拟现实技术对真实情境进行模拟，能够提前模拟结果，而无需真实的投入相应的资源，不仅仅过程更便捷，而且成本更节约，而产生的预期作用又非常影响。这样就很好地解决了前期的过度投入问题[2]。尤其对于设计领域来说，有了虚拟现实技术的支持，每一个设计灵感，都可以在不投入真实人力物力前提下，更真实的模拟出结果，以此来判断的科学性与精准性，并且能够更直观地发现设计中的问题与不足，能够及时修改并完善，这样就避免了投产之后再发现缺陷而导致的资源浪费与时间浪费。通过虚拟现实技术的应用，以模型虛拟的形式来确认设计的可行性，这样就可以在源头上对缺陷问题进行及时的修复，避免了实际生产过程中产生的诸多问题。

当设计还是一个雏形时，就可以通过计算机技术来快速的修改，通过更改相关数据来使得设计效果更满意，更好地达到预期的效果。当设计方案得到确认之后，便可直接输出模型，进行下一阶段的工作任务。虚拟现实技术的优势特点，为各行各业的高质量发展、进步与提升创造了良好的条件。

当前，虚拟现实技术在机械设计与制造领域中正在发挥出巨大的优势作用，有力促进了我国工业水平的进步。虚拟现实技术可以将许多无法展现的情景与细节都呈现在人们的眼前，让人们体验到更加真实的效果。在机械设计与制造过程中，通过虚拟现实技术的支持，能够更直观、真实地让设计者身临其境，体验到更加逼真的效果。

虚拟现实技术能够很好地将机械设计制造中所需要考虑的各方面因素都清晰、细致地展现出来，还可以通过调整参数，来达到设计的最佳效果。同时可以避免实际生产中出现各种问题与缺陷。

2 虚拟现实技术在机械设计与制造中运用的意义

2.1 有利于提升机械设计效率

机械设计的有效性将会对后期的机械制造产生直接影响，包括会对制造的效率、质量等。而机械设计过程是十分复杂的，不仅仅要考虑功能与性能、适配度，同时也需要考虑到成本的可控，工艺应用的流畅性以及市场的因素。机械设计不仅仅考验设计人员的专业能力，同时对于设计人员的经验也提出了更高的要求。

机械设计工作需要严谨、科学、认真地开展，还要在此基础之上保障设计的效率。如果一直沿用传统的设计方法和手段的话，是无法全面满足新时代背景下，高质量机械设计的要求的[3]。虚拟现实技术在机械设计中的应用，其便捷、仿真优势，显著地提升了机械设计的效率，并且在很大程度上保障了机械设计的质量目标实现。应用虚拟现实技术，能够借助计算机技术的辅助来实现高效率设计，虚拟现实技术的仿真效果，能够及地呈现设计效果。这就突破了传统人工设计的局限性，不仅仅提升了设计效率，也减轻了设计人员的工作负担，使得机械设计工作更轻省的同时，又能够保证高质量目标的实现。

2.2 有利于控制机械设计成本

在机械设计与制造过程中，每一个环节都需要投入成本，无论是人力成本，还是物力成本，最终都会影响企业良好经济效益目标的实现。尤其在机械设计环节，在设计过程中虽然有灵感、有想法，但并不意味着每一个想法都是正确的，都能够对机械的性能与功能以及其他方面产生积极的影响。每一个设计创意转变为现实时，都需要通过投产、试验以及检测等多个工序来对设计成果进行评估[4]。这个过程不仅仅要花费一定的时间，同时也需要投入大量的资源，包括材料资源、技术资源、设备资源等，无论何种资源都会提高企业的成本。

在机械设计中应用虚拟现实技术，能够通过模拟模型来对机械设计与配合的各个环节进行模拟，便于及时发现缺陷与不足、及时修复。而且通过虚拟现实技术与计算机技术的配合，及进修复完善的过程中所消耗的资源有限，很好地实现了成本控制的目标。

通过虚拟现实技术的应用，能够在模型的支持下确认设计方案的可行性，减少甚至省略试产评估的环节。尤其是一些热门的设计理念，在虚拟现实技术的支持下，能够直接通过电脑，进行数据的推算，准确度大大提升。结合市场需求来安排生产工作，可大大节约时间成本，而且还可以抢占市场先机，使得机械设计获得更广泛的市场认可，为企业发展奠定良好的基础。

2.3 有利于提升机械制造质量

机械设计与制造是一个连续性的过程，也是一个相互影响，相互关联的过程中。良好的机械设计可以节约机械制造的成本，提升机械制造的效率，也能够保障机械制造的质量。虚拟现实技术在机械设计与制造中的应用，能够对每一个细节，每一处环节进行仿真模拟。对于机械产品来说，适配度、精确度是十分关键，也是影响机械产品功能与性能的最关键因素。

虚拟现实技术虽然是通过模型来进行模拟的，但是这种模型仍然可以在具体的机械制造过程中起到重要的参考与引导作用。模型虽然是虚拟的，但是参数以及各种数据却是真实的。在机械制造过程中，只需要严格的按照设计模型的数据来调整并指导制造过程，就能够实现设计所呈现的效果[5]，保障机械制造的质量，避免一系列安全问题和功能隐患，使得机械产品的性能更优异，质量更有保障，更能够获得市场的认可。质量得到提升，就意味着在制造过程中所产生的误差更小、消耗可控，这也是节约制造成本的集中体现，也是虚拟现实技术作用发挥的具体表现。

2.4 有利于保障机械制造安全

机械制造也是一个十分复杂的过程，涉及大量零配件的加工、组装、检测与调试，过程复杂，工艺要求多，材料应用多，设备参与多。在机械制造过程中也潜藏着不同程度的安全隐患。通过运用虚拟现实技术，能够对机械制造过程进行有效指导，包括：利用虚拟现实技术提前对机械加工制造的过程进行模拟。通过构件材料、外观、摩擦、契合程度等方面的确认，来对机械制造的过程与流程进行全面审核，并做好优化工作。对于一些制造复杂的关键点进行审视。通过设计、管理手段来提前干预，确保生产过程的顺利安全开展，从而很好地避免了安全隐患问题发生所导致人员的人身安全威胁，防止对制造进度产生不利的影响。

在机床的设计、加工过程中，机械设计人员可以运用虚拟现实技术来对机床的零件加工过程进行模拟，根据不同的零部件加工工艺，通过虚拟现实技术对机床零件的加工过程进行模拟、分析、比对，以检验机械加工的合理性、可靠性以及安全性，从而进一步优化机床零件设计方案，提高设计的合理性。

在机械制造过程中运用虚拟现实技术，能够使设计人员获得更多的信息反馈，这也是其他任何技术无法替代的优势。同时还能够及时发现制造过程中存在的问题，以便及时纠正错误与不足之处，有效避免在机械制造过程中发生安全事故。

3 虚拟现实技术在机械设计与制造中有效运用

3.1 虚拟设计概念的应用

在机械设计与制造过程中，设计的理念与概念并不是一成不变的，而是会随着市场的变化而变化。为了让产品更好的满足市场需求，也需要对机械设计以及产品来进行创新。对于机械设计领域而言，这种创新性要体现在日常的经营与管理中，要将创新理念贯彻始终。

虚拟概念设计的应用主要从两个方面着手，一方面，通过虚拟现实技术来完善机械产品中的不足。虚拟现实技术与计算机技术的深度结合，能够为设计人员提供更便捷的机械设计方法。为了进一步提升设计效率，还可以采取手势动作的形式来更改程序语言，提升设计效率[6]。设计人员还可以通过虚拟技术在三维环境中把产品的立体模型进行数据分析，并对内部结构进行细节调整与优化。另一方面，虚拟现实技术可以为产品设计人员理清机械概念的思维和设计内涵，让更多的人可以直接、立体地感受产品的设计意图。这不仅可以提高机械产品设计的成功概率，还可以强化机械产品在激烈的市场竞争中的核心竞争力。

3.2 虚拟现实技术在制造中的应用

虚拟现实技术的运用机械设计与制造是一门应用性、专业性极强的行业，机械设计与制造的优劣，将会对机械设备的性能、功能、安全性、使用寿命等产生直接的影响。尤其是制造，制造是最终的成品输出阶段。不同的机械产品在外观、性能、结构上都会存在着很大的差异性，而这些差异性也会影响制造的质量与效率。在机械制造中应用虚拟现实技术，能够显著提升机械制造的质量与效率。在虚拟现实技术的参与辅助下，很多传统的需要精密加工的部件，无论是在质量的掌控上，还是效率的提升上，都是传统人工技术所不能比拟的。

利用虚拟现实技术，可将机械制造的工作环境以及可能遇见的问题进行提前仿真预处理，之后利用智能传感器技术，将机械制造在工作中获取的信息进行传递，利用人工智能技术对数据进行分析，进而修改工作模式，使其更好地适应工作环境。因此，利用人工智能技术，可以更好地进行机械运行故障诊断、机械制造智能监控以及智能操作。同时可更好地控制机械制造工作，对机械制造进行管理，更加细致地对机械制造过程进行监控。

4 结束语

虚拟现实技术的深入应用开辟了机械设计与制造领域发展的新途径，为了充分发挥出虚拟现实技术的先进性，要合理化地利用虚拟现实技术，使得机械设计制造更加趋向于自动化，在不断提升生产效率的同时，确保生产质量的提升，更好地促进行业的发展与繁荣。

在机械设计与制造中应用虚拟现实技术，可以有效地提升设计效率，降低设计成本，实现资源的合理配置，对虚拟现实技术在机械设计与制造中的应用进行分析，对于促进我国机械设计与制造领域的发展具有重要意义。

参考文献

[1] 李勇.智能制造与数字化制造在工业制造的有效应用[J].智能建筑与智慧城市，2022（10）：120-122.

[2] 窦兴玉.关于自动化技术在机械设计制造中的运用探讨[J].农业装备技术，2022，48（3）：47-48+52.

[3] 王郝.浅谈自动化技术在机械设计中的应用[J].现代制造技术与装备，2022，58（4）：204-206.

[4] 许燕茹.自动化技术在机械制造业中的运用分析[J].建材技术与应用，2022（1）：59-61.

[5] 牛璐.自动化技术在机械设计制造中的应用[J].内燃机与配件，2022（2）：203-205.

[6] 李郑临，袁文昭.现代机械设计与机械制造的相关技術研究[J].造纸装备及材料，2021，50（9）：103-105.