仿真技術在機械設計制造過程中的應用

王蕾 齊玉軍

沈陽祿禧機器人 遼寧沈陽 110000

1 仿真技術的含義

仿真技術是隨著計算機技術、信息技術、軟件技術的發(fā)展而不斷進步的，這項技術把許多工業(yè)技術綜合起來，在計算機技術的支持下，各類技術專用設備和計算機系統(tǒng)融合起來，在計算機系統(tǒng)平臺上運用虛擬技術對現(xiàn)實情況進行模擬，展現(xiàn)接近于現(xiàn)實的動態(tài)成果。目前這項技術已經(jīng)在機械制造領域得到了應用，尤其在汽車和飛機制造領域已經(jīng)得到廣泛應用。這項技術已經(jīng)開始向許多機械制造領域進行發(fā)展，伴隨著中國科學技術實力不斷增強，仿真技術也變得更加成熟，為我國機械制造領域解決問題提供了許多有效的支持，顯著地增強了我國機械制造領域的實力[1]。

2 機械制造與設計概述

機械的設計與制造與仿真技術的共同之處在于二者都有著較強的復雜性，機械的設計與制造同樣需要包括機械自動化、電子工程、數(shù)字化設計等多方面學科和技術的支持。除上述幾個方面之外，機械制造技術、控制工程、工程材料和工程力學等；理論知識也是機械設計制造必須要掌握的內(nèi)容。不斷發(fā)展的科學技術對機械設計與制造的發(fā)展提供了助力，傳統(tǒng)的機械設計制造主要對象是工業(yè)器械、設備零件等。制造前需要建立出制造模型，并通過大量的科學實驗確保模型的科學性，現(xiàn)階段國內(nèi)的機械加工制造行業(yè)正在仿真技術和其它先進技術的推動下逐步實現(xiàn)自動化的轉(zhuǎn)型。

3 仿真技術在機械設計制造過程中的作用

3.1 提高數(shù)據(jù)分析效率和水平

在大數(shù)據(jù)的時代背景下，每個行業(yè)都面臨著幾百萬甚至幾千萬的數(shù)據(jù)，如果不能及時掌控數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行分析整理，將會大幅度降低行業(yè)的工作效率，從而很容易被市場所拋棄。隨著人們生活水平的不斷提升，對于機械制造的要求也在日益提升，如果不能與時俱進的提高自身產(chǎn)品的質(zhì)量，將會在市場中失去競爭能力。機械制造行業(yè)相對于其他行業(yè)所涉及的數(shù)據(jù)是非常多的，因此必須要加大對數(shù)據(jù)分析方面的投入。仿真技術中的計算機技術可以有效提高數(shù)據(jù)分析的效率和水平。在進行模型建設測試時，可以充分利用仿真技術進行模擬分析，從而制定出理想的方案。在航天、醫(yī)療、軍事、化工等各方面都需要有較高的機械制造質(zhì)量，仿真技術就可以充分發(fā)揮它的價值[2]。

3.2 優(yōu)化機械設計方案

傳統(tǒng)的機械制造行業(yè)在進行產(chǎn)品設計時的效率是很低的，他們需要依賴人工得到數(shù)據(jù)，并且依靠自己的專業(yè)知識進行三維立體效果的想象以及實踐，費時費力，一旦出現(xiàn)想象的偏差很容易導致產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題，造成不必要的損失。仿真技術中包括計算機技術，可以有效對數(shù)據(jù)進行分析和整合，從而根據(jù)自行分析建立制造產(chǎn)品的模型。這種方式可以優(yōu)化機械制造的設計方案，從而進一步開展接下來的工作。設計方案是至關重要的，今后的很多工作都必須要以此為依據(jù)，只有最優(yōu)設計方案才能使產(chǎn)品質(zhì)量達到質(zhì)的飛躍。

4 仿真技術在機械設計制造中的具體應用

4.1 在機械結構設計中應用

在企業(yè)進行機械設計中需要運用到不同的制造系統(tǒng)，而各個系統(tǒng)又是多種結構組成的成果。在進行機械設計的工作時，相關技術人員都必須對設計出的最終成品進行模擬模型建模，在通過模擬運行后獲得遺漏點的發(fā)現(xiàn)，及時改進，再以此對機械制造系統(tǒng)中的結構進行進一步的優(yōu)化設計，以及對零部件進行相應的制造工藝配置優(yōu)化。最后才能獲得最佳的機械設計優(yōu)化方案。在利用仿真技術模擬時，企業(yè)技術人員常用的軟件為大型三維設計軟件，它能夠?qū)C械設計的結構精細運行的模擬，用多個運行因素進行結合，觀測機械設計的結構運行效率和受干擾情況，從而進行調(diào)整[3]。

4.2 應用于加工設計方面

在機械設計到制造出成品的過程中，需要經(jīng)歷許多復雜的步驟，在進行大型機械設計的時候要求的嚴苛程度會更高，應用仿真及時可以降低這個過程的復雜程度。機械設計制造的最終目的是生產(chǎn)出具備所需功能的機械設備。在機械設計制造過程中應用仿真技術可以有效地縮短設計生產(chǎn)周期，非常值得在機械設計制造領域進行廣泛的推廣。比如在數(shù)控機床的生產(chǎn)過程中，首先運用仿真技術模擬零部件運行情況，得到模擬的相關數(shù)據(jù)，再使用設備完成加工，能夠有效地提升產(chǎn)品的加工精度和合格率，能夠大幅度改善機床加工能力。

4.3 數(shù)值計算方面

計算機技術在機械設計制造領域已經(jīng)得到了很大程度的普及，由上文可知，它可以有效提高復雜數(shù)據(jù)計算的可行性，因此在數(shù)值計算方面有它獨特的優(yōu)越性。計算機技術充分的運用到數(shù)值運算方面，也是編程在計算機技術當年發(fā)展的重要體現(xiàn)。對于機械制造行業(yè)而言，準確度是十分重要的，它將直接決定機械制造的質(zhì)量，有誤差就會造成機械的磨損，從而降低機械的使用壽命。

4.4 在齒輪設計中的應用

機械裝備包含諸多基礎零部件，齒輪便是其中重要的組成部分，通過大量實驗研究得出結論：利用Visuallisp 語言可從幾何角度對其任意斷面齒形構建模型，開展傳動仿真。在對圓弧針齒行星進行研究時，也可利用計算機仿真技術，對正交面齒輪傳動接觸點的關鍵參數(shù)進行分析，如齒數(shù)比、刀具齒數(shù)差、模數(shù)等；在齒輪泵設計過程中，也可將仿真技術應用其中，具有十分良好的設計效果。

5 結語

綜上所述，現(xiàn)階段，企業(yè)的經(jīng)營規(guī)模不斷拓展，現(xiàn)代化工業(yè)技術得到飛速發(fā)展，各個生產(chǎn)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(yōu)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(chǎn)品的設計質(zhì)量和制造效果得到顯著提升。