淺談仿真技術在機械設計制造中的應用

吳華濱

摘要：在社會經濟的不斷發展之下，我國的信息化時代已經悄然來臨，這也讓計算機技術逐漸的被應用在各種行業當中。將計算機仿真技術與機械制造設計進行結合，對促進機械制造產業的進一步發展具有重要的作用，能夠對傳統技術存在的弊端進行根本上的處理。本文主要是對仿真技術在機械設計制造中的作用、主要的特征和工作的流程進行分析，并且對其應用進行了重點的關注，以期促進我國機械制造行業的更好發展。

Abstract： With the continuous development of social economy， China's information age has come quietly， which makes computer technology gradually applied in various industries. Combining computer simulation technology with mechanical manufacturing design plays an important role in promoting the further development of mechanical manufacturing industry， and can fundamentally deal with the shortcomings of traditional technology. This paper mainly analyzes the role， main features and work flow of simulation technology in mechanical design and manufacturing， and focuses on its application in order to promote the better development of China's mechanical manufacturing industry.

關鍵詞：仿真技術;機械設計制造;應用

Key words： simulation technology;mechanical design and manufacture;application

中圖分類號：TP391.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）02-0195-02

0? 引言

仿真技術比其他新興的技術更加具有綜合性的特征，它是將多種學科理論作為基礎，包括著對眾多計算機技術的應用，通過這樣的方式來發揮出自己的優勢作用。對于早期的計算機仿真技術來說，整體的應用都比較簡單，而近些年的科學技術已經得到了迅速的發展，仿真技術開始與工業領域的發展有著緊密的相連，對工業的發展起到了重大的促進性作用。本文主要是從理論方面對仿真技術進行應用和研究，從而為實際的機械制造提供更多的支持。

1? 仿真技術在機械設計制造中應用的作用

1.1 優化機械設計方案

對于傳統的機械設計制造行業來說，在對產品進行設計的時候，總是無法保持在較高的效率當中，因為它們需要對人工進行依賴，并且對自身的專業知識進行借助，只有這樣才能實現三維立體的想象和實踐，不僅有費時費力的缺點，一旦出現偏差也會導致出現質量性的問題，很容易會造成損失出現。而對于仿真技術來說，其中的關鍵就是計算機技術，通過對其進行應用來實現有效的分析和處理，進而根據自行分析來建立起制造產品的模型。通過對仿真技術進行應用，不僅可以對機械制造的設計方案進行優化，方便下一步方案的的開展，還可以為后續的工作提供有效的依據，讓設計方案可以得到更好的優化，促進機械設計制造質量的更好進步。

1.2 提高數據分析的效率和水平

現階段正處在一個大數據的時代背景之下，每個行業都會面臨著大量的數據資源，如果無法對其進行及時有效的掌控，做好相關的分析和處理，就會給整個行業的工作效率造成不利的影響。人們的社會經濟發展水平和生活水平正在不斷的提升，因此對于機械制造的要求也會出現日益的提升，在這樣的情況下如果不能進行與時俱進的創新發展，就會給其市場競爭力造成不利的影響。對于機械制造行業來說，它與其他行業存在著很大的不同，數據的涉及量是非常大的，因此必須要強化對數據分析方面的關注。仿真技術的應用不僅可以對數據分析的效率和水平進行提升，還能更好的進行模擬和分析，從而制定出更為理想的方案，在眾多方面都有著廣泛的應用，并且可以發揮出非常重要的價值。

1.3 節約設計的成本

對仿真技術進行利用可以建立二維或者三維的模型，通過這樣的方式來對機械制造的過程進行模擬。在機械制造的行業中，需要對相關的設計過程進行重視，要對整個行業的個性化發展趨勢進行關注，進而更好實現創新發展。使用仿真技術來對計算機進行充分的利用，通過這樣的方式來實現對重復性工作的處理，將不必要的勞動力從機械工作中進行解放，進一步的降低人工的成本，從而實現對成本的節約。同時仿真技術還能對計算機進行利用來進行模型的建立，這樣可以降低實體模型構建的費用，同時也能縮短研發的時間，能夠很好的提升設計制造的效率。

2? 仿真技術在機械設計制造中的應用特征

在信息化和網絡化的時代發展中，仿真技術在很多方面都能發揮出其自身的優勢調整，因此在機械設計制造中有了廣泛的應用。仿真技術早在20世紀初就得到了應用，后面在計算機技術不斷發展的影響下，其應用范疇又得到了不斷的擴大，在對設備質量進行保證的同時，整體的工作效率和水平也得到了一定的提升。一直發展到今天，仿真技術的應用幾乎已經涉及到機械設計制造的全部流程當中，并且還逐漸的呈現出了集約化和分布性的特征，能夠更好的滿足機械設計制造的差異化需求。另外，將仿真技術與計算機網絡技術進行結合，可以進一步的對其分布性的特征進行擴大，與圖形和傳感器進行結合，更是增強了交互性的特征，對保障機械設備的運行穩定性具有非常重要的意義。

3? 仿真技術在機械設計制造中應用的流程

對于機械設計制造的發展來說，需要從多個方面來對仿真技術的應用進行關注。仿真技術的應用會涉及到圖形學和幾何造型學等等，是在對系統實質抽象教學模型的處理當中按照相應的程度來進行實施。首先來說是建立起模型，然后抽象出可以實現仿真目的的可靠系統，再加上邊界和約束條件;其次需要對相應的學科知識進行應用，將系統置于數學表達的方式中來進行具體的闡述。對于模型的構建來說，主要可以分為動態和靜態兩種類型，需要根據不同的情況選擇不同的模型類型。

在機械設計制造過程中的仿真技術的應用中，模型的變換是非常重要的一個環節，需要將抽象的數學表達轉化為計算機處理的形式，然后再對計算機語言和算法進行利用來實現仿真模型的構建。緊接著就進入到模型的實驗環節，通過將創建好的仿真模型輸入到計算機當中，然后對仿真模型進行運行來獲得最終的仿真結果。總體來說，仿真技術在機械設計制造中的應用流程是比較復雜的，需要對其進行關注。

4? 仿真技術在機械設計制造中的應用路徑

4.1 機械結構設計

仿真技術在機械制造行業當中有著非常廣泛的應用，比如說結構設計和齒輪設計等方面的內容。在開展機械制造設計工作的時候，需要對機械設計中各個部件之間的精準運行進行關注。對于仿真技術來說，在進行具體操作之前需要對所要操作的內容進行關注，要做好相關的模擬優化實驗，進一步的實現對各個運行過程的優化和處理，從而進一步的促進機械結構設計的優化發展，讓機械制造的精準度可以得到有效的提升。尤其是對于大型的機械設計來說，在進行生產的過程中一定要對各個部件之間的配合和連接進行重視，因為一旦出現偏差就會給其造成嚴重的故障，這種現象對于機械制造業來說是非常嚴重的問題。在機械制造設計中應用計算機仿真技術就可以在安裝之前進行模擬實驗，能夠通過模擬的方式來對機械內部銜接進行更為直觀的觀察。仿真技術的這種模擬的特性可以讓機械內部構造得以充分的體現，這樣就可以對其中存在不科學問題進行更好的展示，從而做好相關的優化和調整工作，進一步的提升設計人員的工作效率和工作質量。

4.2 機械裝備設計

對于整個機械裝備構成的體系來說，齒輪就是其中的基礎性內容，同時也是對機械設計制造質量進行保證的重點內容。將仿真技術作為基礎而應用的機械齒輪設計來說，主要可以分為三個板塊的內容，分別是仿真模擬行動軌跡、進行端面面膜評估和闡述傳統接觸點，在這三個方面來對機械齒輪的不同運行情況進行觀察，然后制定出可行性的優化對其進行優化，讓其相互之間可以實現更為精準的配合，從而更好的提升機械設備的運行穩定性。在進行機械裝備設計的過程中，需要對仿真技術的應用優勢進行充分的借助，進而對齒輪的性能表現進行實時且動態的檢測，最大限度的來發揮出齒輪的性能，進而更好的做好機械整體裝備質量的提升。在工業化社會不斷發展的影響下，想要對不同領域的生產需求進行滿足，各種復雜性的機械裝備正在不斷的涌現，但是與此同時也會面臨更多困難的問題，只有對仿真技術進行應用才能獲得更好的效果。

4.3 機械加工設計

對于機械產品來說，它的設計到制造會經歷一個非常復雜的過程，尤其是對于大型的機械設備來說更是如此，通過對仿真技術進行應用可以實現更好的效果。從本質來說，對生產加工的需求進行滿足是機械設計制造的根本性內容，只有這樣才能對其進行產出價值進行保證。在對仿真技術的設計進行應用的過程中，需要對機械設備本身的性能和質量進行改善，同時還要對加工的效率進行提升，只有這樣才是值得推廣的重要技術。比如說在數控機床的加工中，將仿真技術作為基礎來進行零部件運行程序的編寫，通過生成圖形和數據來對設備發出相應的指令，然后對加工的具體需求進行有效的滿足，從而更好的提升機械零部件的精確運行程度。又比如說，在切削加工的技術中應用仿真技術，將時間軸作為主要的單位來進行模型的建立，通過這樣的方式來對不同運行工況下的機械性能進行預測，進而做好最佳加工方案的確定。

4.4 數值的計算

對于計算機技術來說，它在機械設計制造領域已經得到了較為廣泛的普及，不僅可以提高復雜計算數據的有效性，也能對數值計算的獨特優越性進行表現。將計算機技術充分的應用在數值運算的過程中，能夠讓編程在計算機技術中得到充分的體現。因為對于機械制制造業來說，準確度是其中非常重要的一項內容，會直接的影響到機械制造的質量，一旦出現誤差方面的問題，就會給機械的運轉造成磨損，進而對機械使用的壽命造成影響。對仿真技術進行應用，可以對一系列的既定程序語言進行處理，然后對復雜的數字實現層次化的運算，進一步的實現計算準確度的提升。

5? 結語

綜上所述，在機械設計制造產業的發展過程中，仿真技術的廣泛應用可以實現對機械設計制造產業的促進，將兩者進行結合，能夠為機械制造產業帶來更多的生機和活力，讓機械制造產業可以朝著可持續的方向進行發展，同時具有更強的科學性。

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