数字模型（虚拟模型）

利用计算机辅助设计（CAD）软件（如 SolidWorks、AutoCAD、CATIA 等）创建的三维虚拟模型，支持参数化设计和动态仿真。

应用场景：研发设计中的结构分析、运动仿真、碰撞检测；虚拟调试、数字孪生系统等。

特点：可快速修改、支持多学科协同设计，与物理模型结合可实现 “数字 - 实体” 闭环。

按技术领域分类

机械加工设备模型

如机床（车床、铣床、加工中心）、冲压设备、铸造设备等，重点体现机械传动结构、运动轨迹和加工工艺。

动力设备模型

如发动机、汽轮机、压缩机等，注重内部热力循环、流体力学原理的展示。

自动化设备模型

如工业机器人、流水线生产线、智能仓储设备等，强调控制系统、传感器布局和协同作业流程。

特种设备模型

如化工反应釜、矿山机械、航空航天设备等，需结合特定行业标准和工况进行建模。

建模技术

正向建模：从概念设计出发，通过 CAD 软件逐步构建设备的几何结构和装配关系。

逆向建模：通过三维扫描（如激光雷达、结构光扫描仪）获取现有设备的点云数据，反推三维模型，用于旧设备改造或仿制。

多物理场建模：结合流体力学（CFD）、有限元分析（FEA）等工具，模拟设备在温度、压力、电磁等多场耦合下的性能。

典型工业设备模型案例

数控机床模型

物理模型：展示主轴、刀库、导轨等关键部件的装配关系，用于职业院校教学。

数字模型：通过 CAM 软件生成加工路径，模拟零件切削过程，优化刀具轨迹。

工业机器人模型

数字模型：在 RobotStudio 等软件中仿真机器人抓取、焊接等动作，验证轨迹规划的合理性。

数字孪生模型：连接真实机器人的编码器数据，实时显示关节角度和负载状态。

化工设备模型

概念模型：用流程图表示反应釜、换热器、管道之间的物料流动和化学反应过程。

物理模型：按比例缩小的精馏塔模型，展示内部塔板结构和传质原理。