仿真技術在機械設計與制造中的應用

劉凱 成瑞芝

摘? ? 要：隨著計算機技術的飛速發展，在社會多個領域中得到廣泛應用，對仿真技術的完善與優化起到極大的促進作用，同時也帶動著全社會發生改變。仿真屬于一種數字化手段，也被稱為虛擬樣機技術，主要是指利用專門軟件構建模型，通過多種動態性能參數對樣機的運行方案進行優化，可取消大量實物樣機制造的過程，節省了大量的時間與成本。本文解析了仿真技術在機械制造行業的運用，探析其運用方法，目的是為了提升機械設計制造的效率。

關鍵詞：仿真技術;機械設計制造;具體應用

1? 引言

在當前機械工程計算時，要想對多種復雜系統進行設計、分析與實驗，對操作中存在的問題進行解決，都需要將仿真技術引入其中，對系統實際特質進行分析。通過仿真技術完成初始設計，構建虛擬樣機，為虛擬系統仿真實驗的開展提供更多便利，還有助于系統運行的監測和優化。在機械制造過程中，該技術的應用可使制造成本與質量均得到有效優化，是一項科學的、理想的工程技術。

2? 機械設計制造行業中仿真技術的作用

簡單來說，仿真技術就是設計人員利用相應的軟件構建和其相匹配的數據模型，并將計算機當作主體，全方位的探究其自身的各類功能參數，最后確定出更為科學合理的設計方案。這和我國傳統所應用的設計方案進行比較，仿真技術的安全可靠性會更強，且使用的靈活性也會比較高，同時還可以有效地減小各類資金費用的投入。制造損耗的時間也在不斷的下降，因為該項工藝技術無法制造實物，所以仿真技術也被稱之為虛擬樣機技術，該項工藝技術的安全可靠性比較強，不存在任何的破壞性，可以重復性的使用，同時企業不會受到地區以及氣候條件等因素的影響，所以仿真技術被廣泛地投入到了我國的機械設計制造領域當中。現階段，我國機械設計制造行業的發展速度十分的迅猛，其系統設計也變得更加的多元化，數據信息量呈現不斷擴張的趨勢，這就導致其在實驗的過程中會遭遇各類問題的影響，所以必須要以現實設計需求為基準，合理的構建計算機模型，之后再開展仿真的實驗工作，探究其各類參數的性能，設定好制造的方案。相關的工作人員依據其設計方案，構建和其相匹配的虛擬樣機，這樣就可以使得其在不同假設條件下都可以完成虛擬實驗工作任務，其不管是設計方案，還是改善方案，其工作難度都會比較大，但是使用該項技術可以進一步的確保其計算結果的精確性，同時還可以從根源上提升研發的質量以及工作效率，進一步的減小研發的資金。如圖1所示為新能源汽車設計中的仿真技術應用。

3? 仿真技術在機械設計制造中的應用

3.1? 結構設計中的應用

機械設計制造是一個非常繁瑣的系統，其內包含很多細小的配件，它們均不是獨立存在的，必須相互配合才可以實現機械操作。所以，在此進程中，必須對各個繁瑣的構件展開組裝。在進行結構設計的時候引入仿真技術，能夠讓其尺寸以及結構更加精準，推動各個結構配件組合更為流暢，保證設備的穩步運轉。而且，面對不一樣的結構件，必須挑選更加合理的設計方案，確保整個系統能夠協調，讓后期檢修更加方便。該環節的工作重點在于確保各個構件的精準運轉，在接受設計環節引入仿真技術，能夠改善模擬實驗的效果，搭配出多個結構設計，依托調試、運轉的方式，保證整個結構設計處于最佳的狀態。假如想讓機械設備內部的配件處于最科學的狀態，必須確保核心構件比如齒輪等變得更加精準，大多數機械設備的運轉是依托齒輪完成的。

3.2? 齒輪設計中的應用

進行機械設計制造的時候，齒輪不但是基礎零件，而且占有重要地位，對于產品的性能和應用質量都有重大影響，甚至對機械制造的整體品質也有一定關系。將仿真技術引入其中，能夠模仿齒輪的傳動模式，確保齒輪運轉正常。而且利用該技術，能夠明確齒輪轉動指數，依托精準的數據解析促進齒輪設計更加滿足機械使用需要。

3.3? 計算復雜數值中的應用

伴隨計算機技術的升級，它對機械工程所造成的影響更加突出。之前設計制造過程中的難題大多能夠依托計算機仿真技術來解決，還可以讓機械計算更加簡化，壓縮計算時間，避免反復操作，確保繁雜數值計算所得數據更加精準。在設計的過程中必須引入各種數據，通過仿真技術能夠提高數據處置的速度，讓產品變得更加精準，改善設計效率。引入仿真技術能夠推動數據解析更為簡潔，層次更為鮮明，能夠避開人工操作引起的失誤，提高產品結構指數的精準性，讓相關數據更為可信。開發一個機械產品，其大約包含如下6個步驟：“設計概念-初步設計-補充細節-模擬實驗-修正更改-重復修正”，直到契合產品需求。而對產品展開動力仿真，可以縮短研發時間，省去部分機械原料，對產品構成的剛度、強度等指數也能夠及時解讀，繼而憑借計算獲得機械疲勞所造成的威脅等。

3.4? 加工研究中的應用

機械加工有兩個程序，一是制造生產，二是計算機操作，憑借計算機找出其內部的原理，給機械加工奠定堅實的理論基礎。進行數控加工的時候，能夠運用計算機技術來完成數據模塊的加工，產生對應的數據圖形信息，對之進行調控轉變，設計出可用的加工指數。磨削加工的時候，隨著時間軸的調整構建模型，預先檢測磨削的指令活動，聯系計算機仿真獲得可用的方案，這一過程不僅是虛擬的，也是自動化加工的前提。銑削加工的時候，應當先建好銑切削的模型，明確這一活動所需的要件，得出其原理。而在電火花的切割過程中，應當利用計算機構建曲面加工模型，讓電火花的技術更加精準。

3.5? 機械設備設計中的應用

在針對礦山機械進行設計制作的時候，它和大型機械設備比較接近，因為其規模較大，構成繁雜，零件較多，制造程序也極為繁瑣，造成生產過程中經常發生設計人員搭配零件出錯的現象。設計人員無法一次將所有零件配置完備，造成必須修正原本的機械零件，甚至導致零件被毀，延長生產期限，給企業造成巨大的經濟損失。應用仿真技術，能較好地解決上述問題，加快了生產速率，壓縮了操作和生產進程中的成本。而且，在虛擬的過程中檢測裝配和環境，對設備運行進行直觀檢測，降低了返工率，確保了產品的品質。

4? 結束語

綜上所述，現階段，企業的經營規模不斷拓展，現代化工業技術得到飛速發展，各個生產工藝、流程日益復雜，急需將自動化技術、仿真技術等應用其中，使設計方案得以完善和優化，尤其是在機械設計與制造方面，更應積極引入仿真技術，使機械產品的設計質量和制造效果得到顯著提升。

參考文獻：

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