淺析仿真技術在機械設計制造中的應用

摘 要：第三次產業革命以來，促進了各領域技術的進步。其中，計算機技術的發展呈幾何級增長，由此，為仿真技術的誕生奠定了良好基礎。簡言之，仿真技術就是綜合相關科學理論用以解決實際問題。發展至今，仿真技術軟件不斷得到更新。由此，使用仿真技術的行業也日益增加。基于此，仿真技術在機械制造行業中的特點是本文研究的主題。本文開篇詳細闡述了構建計算機仿真系統的過程，其后，深入分析了當下仿真技術在機械設計制造中的具體應用現狀，以期通過本文的研究來推動仿真技術在機械制造行業的全面應用。

關鍵詞：仿真技術;機械設計制造;應用

1 引言

隨著工業的發展，如今，計算機仿真技術愈加先進。由此，有效促進了機械設計制造企業推出的產品更能滿足市場需求，且可以獲得更有利的市場競爭地位。當下，互聯網技術和人工智能技術發展十分搶眼，仿真技術開始向數字化和智能化靠近，通過結合最新技術成果促進仿真技術跟上時代潮流。在此大環境下，仿真技術不斷掙脫傳統機械設計制造觀念和理論的束縛。日益多元的仿真設備對不在同一個地方的研發人員有著極大幫助，實現了他們基于差異化的時間下連接。一般而言，借助仿真環境能夠幫助用戶更快找到問題所在極其根源。由此，制定有效的措施予以解決。

2 仿真技術在機械制造行業中的特點

（1）分布性特點。通常，仿真技術建立在計算機技術的應用基礎之上。目前，機械制造業中的仿真分布性特點十分顯著。之所以如此，源于仿真技術與制造分布的關系十分緊密。一般而言，有了提供支持的虛擬網絡，仿真技術才得以實現應用。此外，需要注意仿真技術有著十分明顯的圖形技術特點，這也是仿真技術之所以具有交互性的原因之一。

（2）應用范圍特點。宏觀上而言，應用仿真技術在機械設計制造行業中存在的特點相當明顯。通常，機械產品從設計到測試和維護期間都一直伴隨著仿真技術的使用。同時，仿真技術在機械產品的設計、維護等環節中起到的作用十分明顯。由于很好滿足了市場需求，目前應用仿真技術的企業范圍涉及相當廣泛。在機械制造中，仿真技術動力學特點分外明顯。

（3）集成化特點。仿真技術用于機械設計制造行業中具有許多特點，其中，集成化的特點受到普遍認可。仿真技術應用于機械設計制造行業中，能夠促進產品開發環境更加良好。此外，目前有多種仿真類型。

3 構建計算機仿真系統

機械設計制造行業愈來愈離不開對仿真技術的應用，使其在實際上的使用范圍一直在擴大。由此可見，應用仿真技術可以有效促進機械設計制造行業的發展和繁榮。構建計算機仿真系統要達到理想狀態，就應當以實際條件和環境為基礎進行模型的搭建工作。實踐表明，數據處理學、幾何學、圖形學等學科體系對仿真系統的構建有著積極作用。此外，如果只憑借計算機系統技術構建計算機仿真系統，將不會達到成功識別研究對象的目標。鑒于此，應當首先構建起三維模型。之后，可以使用三維模型來使計算機仿真技術的精確度得到提高。同時，模型構建期間，應該注意的內容還有如下：

（1）創建三維模型。以確定符合需求的計算機系統為基礎，其后，配合其他相關條件。再之后，通過直接關聯的知識以數學表達方式呈現，以期對三維模型的關鍵部分進行準確描述。數學模型是三維模型的關鍵部分，其由靜態和動態兩種模型構成。

（2）變換三維模型。數學模型最大的特點就是簡潔且抽象，由此，必須將其轉化成計算機可以處理的信息或數據，該環節即是變換模型。環節完成期間，對數學模型的表達和呈現必須按照科學算法和先進計算機技術進行。

（3）試驗三維模型。試驗進行前必須把三維模型輸入到計算機系統內，其后，試驗結果會經過一系列的處理獲得。由此，這就要求必須開展好三維模型的建立和變換部分。試驗三維模型并不復雜，同時，分析仿真結果的過程也相對容易。目前，置信通道方法和仿真過程的反向驗證方法是最常見的衡量方法。

4 仿真技術在機械設計制造中的具體應用

（1）齒輪設計中。機械裝備通常對零部件的需求具有多元性，其中，齒輪屬于最重要的零部件范圍。可見，研究其的價值不容忽視。仿真齒輪齒形期間，Visual Lisp 語言有著積極作用。

（2）機械結構設計中。機械系統的結構不一而足，但是，通常都會呈現出差異性。所以，基于不同使用場景和需求，開展有針對性的結構部件設計，有利于實現標準的精確度。就當前的狀況而言，設計機械期間，都會以模擬試驗的優化為第一步，其后，才會展開對機械系統內的零部件等結構的優化模擬設計工作，以期獲得最佳效果的設計方案。仿真技術使用過程中，建議采取大型三維設計軟件，從而幫助完成演示機械機構的運動結構工作。觀察并分析運動結構后，對于發現的干擾運動因素進行及時調整。

（3）復雜機械加工中。應用計算機技術進行操作的生產環節往往涉及機械方面的加工處理內容，借助計算機技術輔助生產，能夠提供準確參數實現機械加工的目標任務。比如對數控機床的使用，借助計算機技術，能夠有效處理相關信息，協助數據模塊加工具有更高的準確性。比如對磨削加工的輔助作用，建立單位是時間軸的數學模式，以此預測磨削加工行為和指令，同時，借助計算機仿真技術讓磨削方案設計得更趨實際需求。

（4）復雜數值計算分析中。通常，研發一款機械產品都具有相似的流程，即先根據需求提出概念，之后，根據選定的概念設計結構，緊接著，設計結構所需的零件，其后，進行一系列試驗制備工作，最后，對結果予以修正和調整。通常，機械產品復雜度高的情況下，其從研發到上市的過程會相對用時更多。如今，通過借助計算機仿真技術，能夠大大縮短對復雜機械產品的研發周期。此外，充分借助仿真技術，可以有效提高運算工程的效率和準確率。

參考文獻：

[1]蘇亞卜，常瑞征.淺談仿真技術在機械設計制造中的應用[J].工程技術（全文版），2016（10）：00228.

[2]楊宇哲.淺談仿真技術在機械設計制造過程中的應用[J].科技創新與應用，2014（11）：103.

[3]王正鐸.淺析仿真技術在機械設計與制造中的應用[J].電子元器件與信息技術，2019（03）：95-98.

[4]楊磊.仿真技術在機械設計制造過程中的應用[J].科技創新與應用，2017（04）：165.

作者簡介：高凱旋（1997-），男，安徽人，本科在讀，研究方向：機械設計制造及其自動化。