目前国产液压挖掘机数量少，多为斗容01-23以下的小型设备，中型设备较少，大型设备在我国尚属空白。从品种、规格、数量上都满足不了国内市场需要。从产品技术水平、可靠性、制造质量来看都与国外液压挖掘机有较大差距。对于大中型液压挖掘机仍处于经验设计阶段，试验研究工作薄弱，短期内难以完成设计开发工作。针对这种落后情况，我国已有少数液压挖掘机生产厂家和高校一起开始进行虚拟样机技术的应用研究，预计不久的将来会有成功的设计成果出现。

　　虚拟样机技术的特点虚拟样机技术的特点全新的研发模式。传统的研发方法从设计到生产是一个串行过程，而虚拟样机技术基于并行工程。在产品的概念设计阶段就可以迅速地分析、比较多种设计方案，确定影响性能的敏感参数，并通过可视化技术设计产品、预测产品在真实工况下的特征以及所具有的响应，直至获得*优工作性能。

　　更低的研发成本、更短的研发周期、更高的产品质量。通过计算机技术建立产品的数字化模型（即虚拟样机），无须制造及试验物理样机就可获得*优方案，因此不但减少了物理样机，而且缩短了研发周期，提高了产品质量。

　　实现动态联盟的重要手段。动态联盟适应了快速变化的全球市场，克服单个企业资源的局限性。它是在一定时间内，通过临时缔结的成的一种虚拟企业。虚拟样机是一种数字化模型，通过网络输送产品信息，具有传递快速、反馈及时的特点，进而使动态联盟的活动具有高度的并行性。

　　虚拟样机的生成流程生成虚拟样机的具体流程分为三个阶段，参见虚拟样机的生成流程在**阶段产生描述虚拟部件的6D数据，并作针对实时应用的预处理。

　　真试验，得到可用于效能评估的该样机仿真运行数据，一般需要实时或半实时特性，但由于6D数据非常复杂，包含许多零件细节，这与实时仿真时形的快速处理是矛盾的，因此*后输出的6D数据应适当简化。

　　第二阶段是针对EF仿真的需要对6D几何造型进行后处理。首先是对模型的几何部件进行分层管理，以支持对每个零部件的交互访问，实现参数修改。其次是给零部件添加颜色、材质等属性，赋予虚拟部件的真实外观。*后为6D几何造型能准确导入到虚拟仿真环境中进行处理，建立参照坐标系。

　　第三阶段是将处理好的6D三维模型连接到虚拟样机内核EF上使之与已定义的运动联结、运动约束等机构系统以及其他子系统有机联系在一起，*后在虚拟仿真环境中生成虚拟样机。

　　虚拟样机首次生成，意味着参数化的EF仿真模型建模完成，即该产品的虚拟样机设计从此具备了原型多样化的能力。虚拟样机具有重用性，新的样机可以共享前面生成样机过程中产生的6D数据和模型，不必从**阶段至第三阶段按部就班地进行，使新样机的生成或修改速度大为提高。

　　应用虚拟样机的批量产品开发流程采用虚拟样机代替物理样机的开发流程如所示。用产品的虚拟样机取代物理样机省去物理样机的制造和试验过程。在大批量产品生产前，结合虚拟制造技术进行可制造性评价，从而省略*终物理样机制造过程。国外应用情况表明，虚拟样机技术大幅度缩短产品研制周期，同时降低至少0-H的产品研制费用。

　　采用虚拟样机的批量产品开发流程I虚拟样机技术在液压挖掘机领域的应用I1在挖掘机生命周期过程中应用挖掘机在产品生命周期内各个阶段的销售量、成本、价格、利润的一般变化规律如3所示。

　　挖掘机具有普通机械产品生产必须满足市场所提出的JK6L要求的共性。所以要缩短以设计、试制为主要内容的投入期，节省投入成本，尽快进入利润丰厚的成熟期。此外由于传统物理样机开发模式在人力、物力和时间上的巨大浪费往往与产品的复杂程度成正比，因此液压挖掘机作为复杂工程机械的特殊性，对开发的时效性要求更高。在现有挖掘机产品进入衰退期之前，就应考虑现有产品的改进或新产品的开发。

　　-挖掘机生命周期各阶段虚拟样机在挖掘机设计、制造的全过程都可发挥重要的作用，参与从初始概念直至*终成品制造的全过程。在制造之前，可视的虚拟样机可用来确定挖掘机外形，检查设计规划和工作进程，支持方案可行性分析、进行装配和人体工程的研究。在挖掘机开发的投入期应用虚拟样机技术能缩短设计周期，节约设计经费。在挖掘机产品制成之后又可以进行虚拟样机仿真实验，代替物理样机实验进行子系统及参数的优化。挖掘机进入衰退期，利用原有的数字虚拟样机可以修改原型，实现挖掘机产品快速创新设计。

　　在提高挖掘机设计质量应用液压挖掘机是复杂的工程机械，零部件多，运动方式多，须从系统层面评价其性能的优劣。随着技术的发展，人们认识到即使传统的技术手段使得挖掘机中的每个零部件都是*优的，并不能保证整个挖掘机的性能是*好的，即系统整机的优化不是所有部件优化的简单叠加。液压挖掘机的设计还存在许多有别于其他机械行业的特点，其中*重要的一点是它涉及的学科很多，包括机械运动学与动力学、液压流体传动、机电控制、热力学、人机工程学、美学等。要获取挖掘机的综合*优解不仅需要各学科专家的共同努力，更需要他们工作上的协同。

　　结束语虚拟样机技术采用数字仿真的形式进行虚拟产品设计开发，仿真模型的参数就是物理样机的设计参数，并替代物理样机进行设计参数的测试评估；无需制造实物样机就可预见和预测产品的性能，减免了高昂成本的物理样机制造过程，降低了开发成本。因此虚拟样机技术用于液压挖掘机开发的整个过程，作为样机设计的有效手段，有助于挖掘机企业部分甚至全部摆脱对物理样机的依赖，达到缩短挖掘机设计开发周期、降低设计成本、提高设计质量、实现挖掘机现代制造模式的目的。