仿真技術在機械設計制造中的應用探討

李華冰 張玉路

摘 要：近幾年以來，我國科學水平不斷發展，仿真技術在機械設計制造中應用的越來越廣泛，對于機械行業整體水平的提升具有關鍵性意義。基于此，本文闡述了仿真技術的概念和特點，分析了計算機仿真系統的構建過程，論述了仿真技術在機械設計制造中的具體應用，希望可以促進仿真技術在機械制造行業的發展。

關鍵詞：仿真技術;機械設計制造;應用

現階段，我國機械設計制造產業得到了很大發展，尤其是仿真技術的加入，不僅提升了整體制造水平，而且有利于改善和提高我國設計制造整體水平。尤其是當下計算機技術快速發展，給機械設計帶來了極大便利，仿真技術的加入更是錦上添花，提高了我國制造業整體水平與工作效率。網絡信息技術被廣泛應用在各個領域，工業領域與其相結合，不僅對工業發展起到了很大推動作用，而且在實際發展過程中，為機械設計提供了一定理論支持，促進了我國機械行業發展。

1 仿真技術應用在機械設計制造的概述

網絡時代的來臨，使得計算機技術得到了廣泛發展，并且應用在各個行業中，對行業發展起到了極大促進作用。再加上保證技術進一步改善和更新，給社會帶來了極大變化。計算機仿真技術是一種虛擬樣機技術，指的是通過計算機，利用專門的軟件進行建構模型，以不同動態鑰匙和數據進行分析，免去了大量制造失誤，這樣不僅有利于節省時間和空間，而且還有利于節省大量成本，提高設備安全性和穩定性，對于設備改進和更新有很大好處。機械設計制造過程是極其復雜繁瑣的，如果運用原始方式，就必須在每個環節中進行各種復雜系統設計和分析試驗;如果在這個過程中出現錯誤，就必須消耗大量時間進行原因尋找;但是仿真技術加入后，通過構建仿真模型，就可以對整個設備及其系統進行分析，這種方式也有利于現實與虛擬之間的研究和測試，利于我們對系統進行監控和檢測。總之，計算機仿真技術在機械設計制造過程中的應用，不僅降低了成本，而且提高了工作效率與整體設備質量。

2 仿真技術在機械制造行業中的特點

1）分布性特點。仿真技術與計算機技術有效結合下，機械制造業對仿真的分布性特點非常明顯。究其原因在于仿真技術與制造分布密切相關，仿真技術是由虛擬網絡的支持下而建立的。仿真技術所應用的圖形技術特點和傳感器應用特點顯著，因此加強了仿真技術的交互性。

2）應用范圍特點。仿真技術在機械設計制造行業中的相關應用具有顯著特點，仿真技術貫穿在設計機械產品中以及測試和維護機械產品過程始終。仿真技術在機械產品的概念相關設計和具體加工等過程中均有顯著作用。仿真技術在實際應用過程中也具有較為廣泛的應用范圍，仿真技術在機械制造中具有動力學特點[3]。

3）集成化特點。機械設計制造行業中應用仿真技術的最為突出特點之一就是集成化。仿真技術可形成有效的產品開發環境和產品制造環境，仿真類型具有多元化特點。

3 構建計算機仿真系統

隨著仿真技術的應用范圍越廣，仿真技術在機械設計制造行業中也發揮著重要作用。想要構建好計算機仿真系統，必須根據實際條件搭建仿真模型。據資料顯示，仿真系統的構建與以下學科體系具有重要聯系：其一，幾何學;其二，圖形學;其三，數據處理學等。在構建計算機仿真系統過程中單純依靠計算機系統無法有效識別研究對象，因此，需建立好三維模型。通過三維模型可以決定計算機仿真技術的精確度，在具體構建模型過程中，需注意以下幾點內容：第一，創建三維模型。選擇一個可以有效進行仿真的計算機系統，再加上相關條件，運用相關知識來予以數學表達，準確闡述三維模型的核心。三維模型的核心為數學模型，數學模型主要分為靜態和動態兩種模型。第二，變換三維模型。對于富有抽象表達形式的數學模型來說，需轉化成計算機可以處理的一種形式，此過程被稱之為變換模型。相關工作人員需合理應用相關算法和計算機技術來表達數學模型，如直接采用已有的仿真軟件或者在自身深入研究出仿真軟件。第三，試驗三維模型。將已經創建好的三維模型輸入到計算機之中，通過計算機的相關處理可以得出相應結果。相關工作人員只需做好三維模型的建立和三維模型的變換工作，在試驗三維模型過程中較為簡單。在此需要注意的是需要對仿真結果進行合理分析，從而衡量仿真結果。常用衡量方法有以下兩種：其一，仿真過程的反向驗證方法;其二，置信通道方法。

4 仿真技術在機械設計制造中的具體應用

1）仿真技術在復雜數據分析應用。計算機技術在工程機械中的應用范圍越來越廣，很多復雜問題都可以通過計算機來解決。仿真技術運用在機械設計制造過程中，可以將許多復雜問題簡單化、層次化，不僅能夠起到節約時間的作用，而且可以避免在操作過程中出現問題，提高設備工作效率以及準確度。從產品設計到最后確定，都必須依靠保證技術運用，才能夠保證在最短的時間內設計出最適合的產品和設備，減少材料浪費，加強產品結構以及各種參數，為機械設計制造行業發展起到推動作用。

2）仿真技術在機械結構設計中的相關應用。機械系統是由各種不同的結構組合而成，因此必須精確設計各個結構部件的精確度。現階段來看，在機械的具體設計過程中，相關研究人員會先進行優化模擬試驗，再對機械系統內的零部件或者相關結構等進行組合配置優化模擬設計，最終選擇出最為理想的設計方案。采用仿真技術時，可應用大型三維設計軟件，實現對機械機構的運動結構演示。機械設計工作人員可以從多個角度對運動結構加以仔細觀察，如果出現運動受干擾情況時也可以進行有效調整，功能較多且使用便捷，因此被廣大設計人員所青睞。

3）仿真技術在復雜機械加工中的相關應用。計算機操作下的生產技術主要是對機械進行加工處理，計算機的應用可以為機械加工提供可靠依據。以數控機床加工為例，在計算機輔助下，可以對數據模塊予以合理加工，再生成圖形或數據來完成指令。以磨削加工為例，建立數學模式是以時間軸為單位，與磨削加工行為或者相關指令進行預測，通過計算機仿真技術科有效實現磨削方案。以銑削加工為例，首先建立銑削模型，再利用仿真軟件來對設計銑削機理和銑削條件。以電火花切割為例，首先需建立曲面計算機仿真模式，再預估電火花工藝效果。

4）仿真技術在大型機械設備設計過程中的相關應用。對于大型機械設備設計而言，由于體積大且結構復雜，所以包含的零部件非常多，制造過程也較為復雜。實際生產大型機械設備過程中，設計工作人員經常在配置零部件的時候出現問題。究其原因是設計工作人員無法一次性配齊零部件，所以導致大型機械設備出現故障，從而降低生產效率，給企業帶來一定程度的經濟損失。如果將仿真技術應用在大型機械設備設計中，則能夠提前研究好零部件，提高生產效率且節約資源。在虛擬環境下，仿真技術能夠測試機械設備的裝配狀況，直接檢查機械設備的具體運行狀況，從而節約成本，降低二次操作率，提高大型機械設備的使用質量。

5 結語

隨著新技術加入，機械設計制造產業發展不斷地加快了腳步，工作效率和工作質量大大提升，對于行業的整體發展起著關鍵性的影響。仿真技術的應用，能夠增強機械設計的精確性，帶動機械制造產業的整體水平，激發行業活力，推動行業創新，優化產品質量和成本，促進了機械制造行業可持續發展。

參考文獻

[1]路毅，郭強，施政文，等.仿真技術在機械設計制造中的應用前景[J].內燃機與配件，2017，14（15）：55-56.

[2]朱澄，李弘錦.仿真技術在機械設計制造中的應用前景[J].科技展望，2017，27（4）：151.

[3]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，2017，10（4）：159.