摘要：科学技术的进步与发展，传统的机械设计与制造模式也开始向着数字化、信息化、仿真化方向前进。为了能够满足新时期的机械设计与制造发展需求，对虚拟现实技术的概念进行简要论述，在讨论虚拟现实技术特点的同时，对于虚拟现实技术在机械设计与制造中的实际运用给出一些有效建议，以供相关从业人员参考借鉴。
关键词：虚拟现实技术；机械设计与制造；应用
1 引言
近年来，我国的科学技术水平尤其是计算机互联网相关技术发展迅速，在此背景下，基于计算机互联网技术而产生发展的虚拟现实技术日益影响到了人们的生产生活。作为一种新兴的高科技技术，虚拟现实技术在机械设计与制造中被广泛应用，有效推动了机械设计与制造产业的发展。当前，我国对虚拟现实技术在机械设计与制造中的应用研究不足，使得虚拟现实技术在机械设计与制造中应用的优势和价值难以发挥。基于此，本文对虚拟现实技术及其在机械设计与制造中的应用进行分析。
2 计算机虚拟现实技术的基本概括
计算机虚拝现实技术在西斱又被称乊为临境技术，该项技术是通迆计算机来营造出一个三维立体的虚拝世界，给虚拝世界赋予相应的沉浸感、交互性体系的特彾，吋时再通迆计算机高级人机界面所形成的虚拝图像来带给用戵宛如真实世界的情境体验，目前该项技术在収展的迆程中需要强大的综合计算机性能和相应的图形交互技术迚行支撑。计算机虚拝现实技术在应用迆程中主要利用了计算机图形学、计算机仺真技术、多媒体应用技术、人工智能技术、计算机迚行处理技术、计算机多传感器技术、多媒体技术、人工仺真技术等，仍而实现通迆计算机中的综合性能来帩助用戵模拝出相应的视觉感受、听觉感受和触觉感受，这样就可以让用戵沉浸在由计算机所生成的三维立体虚拝世界中。介绍系统还可以将用戵在虚拝世界中的相应手势和语言迚行准确的识别，然名由名台系统将用戵所做出的手势和语言迚行分析，再通迆计算机与用戵迚行实时的交互，这样就可以给用戵创造一种真实性的多维信息空间，说让用戵在三维虚拝世界中的感受就像真实世界中的物理逼真性，吋时用戵在由计算机所极成的三维虚拝世界中，还可以迚一步地突破时空、地域的客观因素的陎制，仍而享受到真实世界中无法体验的经历。
3 虚拟现实技术的特点和优势
具体而言，虚拟现实技术有着以下特点特征：1）实时性。虚拟现实技术能够根据用户的交流互动，实时对用户的使用感受进行记录，并在此基础上对用户所提出的建议进行分析，对产品概念设计与生产制造过程进行优化与改进。虚拟现实技术能够直观且直接地将用户建议进行反馈改进，显著提高产品的应用性能。2）感知性。虚拟现实技术能够让用户通过视觉、触觉、听觉等感知方式对机械产品的功能进行感受和使用，不仅为机械产品设计人员提供更多的产品设计思路，也为用户感受机械产品功能提供了更为丰富的方式手段。3）交互性。虚拟现实技术的一大优势就是用户可以通过多种方式与虚拟世界环境中的事物对象进行交流或者互动，这就帮助相关机械产品制造与设计人员能够通过用户与产品的交互，对产品进行优化和改进。
4 虚拟现实技术在机械制造与设计中的应用
4.1 概念设计
所谓的“概念设计”是针对概念产品的设计形式，其目的是为了能够获得产品的基本形态，是产品研发与设计中最为关键的组成部分，对于产品的生产成本有着密切的关系。把虚拟现实技术运用到概念设计中，要从以下两个方面进行着手：一是运用虚拟现实技术优化、改进机械产品概念中的不足之处，既能够为机械制造的设计人员提供语音识别输入所带来的便利性，而且机械产品设计人员还可以通过不同的手势动作以及程序输入的方式进行操作。
此外，设计人中也能够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。二是可以为产品设计人员理清机械概念的思维和设计内涵的表达，让更多的人可以直接、立体地感受产品的设计意图，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。此外，虚拟现实技术的运用也可以让用户的产品体验变得更加完整，而厂商也可以按照用户的体验来对产品的不足之处进行及时调整、改进，并生产出更多让用户满意和认可的产品。
4.2 虚拟装配
在传统机械制造中，机械零件的装配由仿真软件实现，构建机械零件的三维模型，设定装配顺序，完成模拟装配与产品分析。这种装配方式呈现的装配效果有限，不能展示零件装配中存在的隐蔽问题。虚拟装配是指将机械零件置于虚拟环境中，设计人员可通过人机交互方式，控制零件进行装配，并细致观察机械零件的装配过程，了解机械零件在实践应用中的不足，进一步优化机械零件的设计方案。福特汽车公司及波音公司均在产品装配中引进虚拟现实技术，进行轿车及飞机的虚拟装配，将设计改动分别减少20%及18%，产品研发周期分别缩短12周与3年，提高机械产品开发效率，可为制造企业创造更高收益。
4.3 工程数据可视化
在传统机械设计中，设计人员通过有限元分析方法进行产品模型分析，分析过程较为复杂，分析结果体现的设计问题不够全面。在引进虚拟现实技术后，设计人员可将有限元分析置于虚拟环境中，完成机械产品的形体网格划分，以图形方式呈现有限元分析结果，实现工程分析数据可视化，可获取机械产品更为全面直观的参数数据，找出机械产品复杂结构中的隐蔽问题，进而优化设计。以汽车和飞机造型设计为例，在设计时需设计人员进行流体动力学计算，而数据计算会受有限元分析中的网格划分影响。在虚拟现实技术支持下，设计人员可针对汽车或飞机结构的不同区域，践行针对性网格划分，了解其速度、压力所在环境的涡流、剪切层及冲击波等参数，使设计方案更为合理。
4.4 机械制造
虚拟现实技术在机械制造中的应用主要有三种表现形式，分别为设计、控制与生产。在机械制造中，相关工作人员可以先行应用虚拟现实技术，模拟在机械制造中的产品设计情况，并以此作为依据对机械产品的制造工艺与技术等进行不断地调整与改进，使得机械制造技术工艺获得提升，提高机械制造的效率与质量水平。在机械制造过程中，则可以应用虚拟现实技术对整体制造过程流程进行模拟，从而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。在机械制造生产中，虚拟现实技术则能够及时地发现产品问题，从而加以解决处理，提升机械产品品质性能。
5 结束语
综上所述，虚拟现实技术在机械设计与制造中的应用内容较为丰富，包括虚拟设计、虚拟装配、人机工程学评价及工程数据可视化。借鉴机械零件的设计与制造流程，制造企业可根据设计方案构建机械产品的三维模型，在虚拟环境中模拟机械产品的实践应用，发现机械产品设计的不足，优化设计方案。
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