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【摘要】機械制造業發展步伐逐漸加快。新時期對儀表機械設計工作提出了較高要求，為保證儀表機械產品質量，實現低成本、短周期的設計目標，靈活應用虛擬樣機技術能夠滿足這一要求。論文在虛擬樣機技術介紹的基礎上，分析儀表機械設計環節應用虛擬樣機技術的重要性，最后探究虛擬樣機技術在儀表機械設計過程中的應用，旨在為相關設計人員提供思路，大大提高虛擬樣機技術推廣價值。

【關鍵詞】虛擬樣機技術；儀表機械設計；應用

1引言

近年來，儀表機械產品市場需求量呈遞增趨勢，確保產品足量供應的同時，還應適當創新儀表機械設計手段，盡可能豐富儀表機械產品功能，從而擴大產品銷量，提高制造業經濟效益。新時代下，應用虛擬樣機技術設計儀表機械，能夠在可視化環境中調整產品數據，全過程跟蹤產品設計進程，最終所生產的產品能夠滿足消費者需求，同時，儀表機械設計水平會大幅提高。由此可見，虛擬樣機技術在儀表機械過程設計中的應用勢在必行。

2虛擬樣機技術介紹

2.1內涵

虛擬樣機技術指的是，借助多媒體技術、虛擬現實技術，以及計算機技術制作實驗機型，據此驗證設計方案可行性，并動態獲知產品性能[1]。實際上，虛擬樣機技術借助仿真模擬系統構建三維仿真模型，為仿真模擬實驗提供有利條件。仿真模擬實驗中，設計人員根據仿真模擬運行情況記錄設計產品的優缺點，針對不足之處及時改進，最終根據確定的虛擬樣機模型投產，減少返廠重造頻次。

2.2特點

虛擬樣機技術是新時展的產物，為產品部件精益化設計提供可靠的技術支持，待高質量零部件完整結合，整體系統質量得到可靠保證。虛擬樣機技術具有傳統技術不可比擬的優勢，技術特點總結為：第一，測試獨立性，即面向單個部件進行設計，借助仿真模擬實驗測試部件性能；第二，模擬過程性，虛擬樣機技術全過程模擬儀表機械產品運行情況；第三，測評整體性，儀表機械產品設計環節，全過程測評儀表機械產品系統，所得到的測評結果為產品設計方案調整提供依據[2]。

3儀表機械設計環節應用虛擬樣機技術的必要性

儀表機械產品是信息輸出的重要窗口，對于產品使用者來說，能夠根據信息提示作出相應的判斷和操作。隨著機械自動化程度的提高，傳統儀表機械產品實用性、功能性面臨一定挑戰，基于此，運用虛擬樣機技術精益化設計儀表機械產品，推動儀表機械產品向精確化、智能化、集成化、可操作化發展，真正加快工業現代化制造進程。客觀分析虛擬樣機技術的應用價值：該技術以儀表機械產品應用需求為導向進行設計，主要圍繞工作原理為設計方案制定提供依據；這項技術全過程測試儀表機械產品系統運行狀態，得出可供參考的評估結論，為儀表機械性能改進提供正確方向，推動制造業常態發展；虛擬樣機技術用于設計儀表機械，在科學理念指導下融合先進技術，一定程度上為儀表機械類產品發展注入充足動力；虛擬儀表系統適時優化，能夠大大縮短機械產品設計時間，并全面降低產品設計成本，從儀表機械產品設計組織層面來看，會全面提高這類產品在經濟市場中的競爭實力。

4虛擬樣機技術在儀表機械設計過程中的具體應用

4.1構建三維仿真模型

搭建三維儀表機械模型建模平臺，先構建零部件模型，接下來建立整體儀表機械模型。整體模型構建期間，完成零部件建模分割、建模存儲等工作，大大提高文件利用率。數據信息更新時，搭建數據庫，并設置關鍵詞搜索框，確保模型均速加載。機械虛擬儀表系統組成部分包括兩方面，分別是硬件系統、軟件系統，聯用相關技術獲取傳感器信息及相關參數，通過分屏模式全面、精準輸出信息。

4.2構建裝配模型

儀表機械產品分為計量類和非計量類，其性能指標包括精確度、穩定性、測量范圍、適應條件等指標。裝配模型構建的過程中，圍繞機構運動原理組裝儀表零件，對于裝配人員來說，參照圖紙模型完成裝配任務，保證裝配件可用價值。與此同時，深入研究各部件裝配工藝，根據儀表機械使用要求控制誤差在合理范圍內，適當修正儀表機械結構誤差，直到儀表尺寸符合規定，大大提高儀表精度。裝配過程中，堅持按順序裝配原則，減少返工現象。虛擬樣機技術用于建立裝配模型，工作人員客觀認識誤差問題，探究誤差處理方法優化的可行性措施，保證平面連桿機構、凸輪、間歇運動機構、齒輪機構、螺旋傳動機構及其他傳動機構運行的常態化。

4.3儀表機械性能虛擬測試

虛擬樣機系統設計的過程中，裝配模型構建是前提條件，這一系統通過獲取模型數據發揮系統功能優勢。系統數據適當修正，全面保證樣機運行的穩定性和有效性。虛擬樣機系統模擬環節，觀察顯示裝置的信息變化情況，尤其是標尺指針顯示裝置、記錄裝置、數字顯示裝置，一旦發現異常現象，適當調整理論計算結果，直到儀表機械產品常態工作，使其達到制造業標準生產需求。

4.4改進虛擬樣機可視化系統

基于網絡載體搭建虛擬樣機交互平臺，在這一平臺上整合儀表機械設計資源，使設計過程信息、設計結果信息便捷傳遞，為各地設計者在設計思想碰撞、設計信息交流提供有力條件。儀表機械設計過程中，虛擬樣機可視化系統憑借信息采集、參數設置、決策信息查詢等功能過程式追蹤儀表機械產品設計進程，避免出現返工現象，將經濟損失降到最低。

4.5聯合應用多樣化技術

網絡信息時代下，虛擬樣機技術的應用價值逐漸突顯，要想充分發揮該技術在儀表機械設計中的效能，應深入挖掘虛擬樣機渲染技術，利用空間數據結構便捷傳輸數據，同時，借助貼圖尋址能力高效聚集[4]。在這項技術的基礎上，聯用表面剔除技術，在儀表機械硬件設計圖的基礎上編程，融合多種剔除方法，盡可能加快渲染速度。在此期間，聯用輻射度算法、逐步求精技術，視情況調節參數，經迭代優化儀表機械渲染效果，打造形象逼真、空間感良好的虛擬儀表機械產品。除此之外，高效運用協同仿真技術和多柔體融合仿真技術，現今我國多柔體融合的仿真技術處于改進、升級的關鍵期，在儀表機械產品設計領域是研究的重要內容。制造業中存在多柔體系統，從動力學的角度來看，應在儀表機械設計環節客觀分析多柔體系統計算復雜度，通過逐漸攻克設計難點，全面優化虛擬儀表系統設計效果。例如，制造業計量儀表機械產品在多柔體系統建模時存在一定難度，這要求設計人員深層次分析技術應用原理，探索系統建模與儀表機械設計之間的契合點，為仿真測試作足充分準備，進而獲得真實的測試數據及信息，為日后建模仿真提供參考，實際上，這能全面改善多柔體系統，大大提高多柔體融合仿真技術利用率。

5結論

綜上所述，虛擬樣機技術與儀表機械設計有機融合，通過構建三維仿真模型、構建裝配模型、組織儀表機械性能虛擬測試活動，全面保證儀表機械產品質量，為我國儀表制造業常態建設提供推動力。放眼長遠，要想進一步提高虛擬樣機技術利用率，應與時俱進改進虛擬樣機可視化系統，并聯合運用多樣化技術，推動儀表機械設計行業穩健發展。

【參考文獻】

【1】張偉,任愛華,王紅霞.虛擬樣機技術在精密機械設計教學中的應用[J].黑龍江科學,2020,11(03):15-16+19.

【2】董振,唐治宏.虛擬樣機技術在機械創新設計虛擬仿真實驗教學中的應用[J].教育觀察,2018,7(03):76-79.

【3】曾桂華,徐帥.淺談虛擬樣機技術對農業機械設計的助推作用[J].農家科技(下旬刊),2018(04):154.

【4】李卓航.淺析虛擬樣機技術在石油機械設計中的運用[J].石化技術,2019,26(02):313-314.

作者：徐立佳 單位：青島眾瑞智能儀器股份有限公司