按技術(shù)領(lǐng)域分類
機械加工設(shè)備模型
如機床(車床、銑床、加工中心)、沖壓設(shè)備、鑄造設(shè)備等,重點體現(xiàn)機械傳動結(jié)構(gòu)、運動軌跡和加工工藝。
動力設(shè)備模型
如發(fā)動機、汽輪機、壓縮機等,注重內(nèi)部熱力循環(huán)、流體力學原理的展示。
自動化設(shè)備模型
如工業(yè)機器人、流水線生產(chǎn)線、智能倉儲設(shè)備等,強調(diào)控制系統(tǒng)、傳感器布局和協(xié)同作業(yè)流程。
特種設(shè)備模型
如化工反應釜、礦山機械、航空航天設(shè)備等,需結(jié)合特定行業(yè)標準和工況進行建模。
工業(yè)設(shè)備模型的核心作用
輔助設(shè)計研發(fā)
通過數(shù)字模型進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化(如輕量化設(shè)計)、運動仿真(如齒輪嚙合分析),減少物理原型試錯成本。
案例:汽車制造中,利用 CAE 模型模擬車身碰撞過程,提前發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)弱點。
教學與培訓
物理模型或虛擬仿真系統(tǒng)(如 3D 交互式培訓軟件)可幫助操作人員熟悉設(shè)備原理和操作流程,降低實操風險。
案例:核電站利用 1:1 比例的模擬控制臺培訓操作員應對緊急工況。
展示與溝通
在投標、展會或客戶參觀時,模型可直觀呈現(xiàn)設(shè)備性能,增強溝通效率。
案例:工程機械廠商通過動態(tài)數(shù)字模型演示挖掘機的作業(yè)流程,吸引客戶。
預測與維護
結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)(IoT)和大數(shù)據(jù),數(shù)字孿生模型可實時監(jiān)控設(shè)備狀態(tài),預測故障并優(yōu)化維護計劃。
案例:風力發(fā)電機的數(shù)字孿生模型通過傳感器數(shù)據(jù)模擬葉片磨損情況,提前預警更換需求。
建模技術(shù)
正向建模:從概念設(shè)計出發(fā),通過 CAD 軟件逐步構(gòu)建設(shè)備的幾何結(jié)構(gòu)和裝配關(guān)系。
逆向建模:通過三維掃描(如激光雷達、結(jié)構(gòu)光掃描儀)獲取現(xiàn)有設(shè)備的點云數(shù)據(jù),反推三維模型,用于舊設(shè)備改造或仿制。
多物理場建模:結(jié)合流體力學(CFD)、有限元分析(FEA)等工具,模擬設(shè)備在溫度、壓力、電磁等多場耦合下的性能。
精度與表面處理
低精度模型:
允許尺寸誤差 ±2mm,表面粗糙(如 3D 打印未打磨),成本較低。
高精度模型:
誤差控制在 ±0.1mm 以內(nèi),表面需拋光、電鍍、噴漆等工藝(如鏡面效果、金屬拉絲),成本可增加 30%-50%。
案例:
汽車廠商用于展覽的 1:1 發(fā)動機模型,經(jīng)精細涂裝和紋理處理后,成本可能從基礎(chǔ)款的8 萬元升至15 萬元。