淺談仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用

吳華濱

摘要：在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展之下，我國(guó)的信息化時(shí)代已經(jīng)悄然來臨，這也讓計(jì)算機(jī)技術(shù)逐漸的被應(yīng)用在各種行業(yè)當(dāng)中。將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與機(jī)械制造設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)合，對(duì)促進(jìn)機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展具有重要的作用，能夠?qū)鹘y(tǒng)技術(shù)存在的弊端進(jìn)行根本上的處理。本文主要是對(duì)仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的作用、主要的特征和工作的流程進(jìn)行分析，并且對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行了重點(diǎn)的關(guān)注，以期促進(jìn)我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)的更好發(fā)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(guān)鍵詞：仿真技術(shù);機(jī)械設(shè)計(jì)制造;應(yīng)用

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

中圖分類號(hào)：TP391.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）02-0195-02

0? 引言

仿真技術(shù)比其他新興的技術(shù)更加具有綜合性的特征，它是將多種學(xué)科理論作為基礎(chǔ)，包括著對(duì)眾多計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，通過這樣的方式來發(fā)揮出自己的優(yōu)勢(shì)作用。對(duì)于早期的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來說，整體的應(yīng)用都比較簡(jiǎn)單，而近些年的科學(xué)技術(shù)已經(jīng)得到了迅速的發(fā)展，仿真技術(shù)開始與工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展有著緊密的相連，對(duì)工業(yè)的發(fā)展起到了重大的促進(jìn)性作用。本文主要是從理論方面對(duì)仿真技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用和研究，從而為實(shí)際的機(jī)械制造提供更多的支持。

1? 仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中應(yīng)用的作用

1.1 優(yōu)化機(jī)械設(shè)計(jì)方案

對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)來說，在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，總是無法保持在較高的效率當(dāng)中，因?yàn)樗鼈冃枰獙?duì)人工進(jìn)行依賴，并且對(duì)自身的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行借助，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)三維立體的想象和實(shí)踐，不僅有費(fèi)時(shí)費(fèi)力的缺點(diǎn)，一旦出現(xiàn)偏差也會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)質(zhì)量性的問題，很容易會(huì)造成損失出現(xiàn)。而對(duì)于仿真技術(shù)來說，其中的關(guān)鍵就是計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過對(duì)其進(jìn)行應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)有效的分析和處理，進(jìn)而根據(jù)自行分析來建立起制造產(chǎn)品的模型。通過對(duì)仿真技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，不僅可以對(duì)機(jī)械制造的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，方便下一步方案的的開展，還可以為后續(xù)的工作提供有效的依據(jù)，讓設(shè)計(jì)方案可以得到更好的優(yōu)化，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)制造質(zhì)量的更好進(jìn)步。

1.2 提高數(shù)據(jù)分析的效率和水平

現(xiàn)階段正處在一個(gè)大數(shù)據(jù)的時(shí)代背景之下，每個(gè)行業(yè)都會(huì)面臨著大量的數(shù)據(jù)資源，如果無法對(duì)其進(jìn)行及時(shí)有效的掌控，做好相關(guān)的分析和處理，就會(huì)給整個(gè)行業(yè)的工作效率造成不利的影響。人們的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和生活水平正在不斷的提升，因此對(duì)于機(jī)械制造的要求也會(huì)出現(xiàn)日益的提升，在這樣的情況下如果不能進(jìn)行與時(shí)俱進(jìn)的創(chuàng)新發(fā)展，就會(huì)給其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力造成不利的影響。對(duì)于機(jī)械制造行業(yè)來說，它與其他行業(yè)存在著很大的不同，數(shù)據(jù)的涉及量是非常大的，因此必須要強(qiáng)化對(duì)數(shù)據(jù)分析方面的關(guān)注。仿真技術(shù)的應(yīng)用不僅可以對(duì)數(shù)據(jù)分析的效率和水平進(jìn)行提升，還能更好的進(jìn)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(yīng)用，并且可以發(fā)揮出非常重要的價(jià)值。

1.3 節(jié)約設(shè)計(jì)的成本

對(duì)仿真技術(shù)進(jìn)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(duì)機(jī)械制造的過程進(jìn)行模擬。在機(jī)械制造的行業(yè)中，需要對(duì)相關(guān)的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行重視，要對(duì)整個(gè)行業(yè)的個(gè)性化發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行關(guān)注，進(jìn)而更好實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展。使用仿真技術(shù)來對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行充分的利用，通過這樣的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)重復(fù)性工作的處理，將不必要的勞動(dòng)力從機(jī)械工作中進(jìn)行解放，進(jìn)一步的降低人工的成本，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)成本的節(jié)約。同時(shí)仿真技術(shù)還能對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行利用來進(jìn)行模型的建立，這樣可以降低實(shí)體模型構(gòu)建的費(fèi)用，同時(shí)也能縮短研發(fā)的時(shí)間，能夠很好的提升設(shè)計(jì)制造的效率。

2? 仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用特征

在信息化和網(wǎng)絡(luò)化的時(shí)代發(fā)展中，仿真技術(shù)在很多方面都能發(fā)揮出其自身的優(yōu)勢(shì)調(diào)整，因此在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中有了廣泛的應(yīng)用。仿真技術(shù)早在20世紀(jì)初就得到了應(yīng)用，后面在計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的影響下，其應(yīng)用范疇又得到了不斷的擴(kuò)大，在對(duì)設(shè)備質(zhì)量進(jìn)行保證的同時(shí)，整體的工作效率和水平也得到了一定的提升。一直發(fā)展到今天，仿真技術(shù)的應(yīng)用幾乎已經(jīng)涉及到機(jī)械設(shè)計(jì)制造的全部流程當(dāng)中，并且還逐漸的呈現(xiàn)出了集約化和分布性的特征，能夠更好的滿足機(jī)械設(shè)計(jì)制造的差異化需求。另外，將仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，可以進(jìn)一步的對(duì)其分布性的特征進(jìn)行擴(kuò)大，與圖形和傳感器進(jìn)行結(jié)合，更是增強(qiáng)了交互性的特征，對(duì)保障機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性具有非常重要的意義。

3? 仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中應(yīng)用的流程

對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)制造的發(fā)展來說，需要從多個(gè)方面來對(duì)仿真技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行關(guān)注。仿真技術(shù)的應(yīng)用會(huì)涉及到圖形學(xué)和幾何造型學(xué)等等，是在對(duì)系統(tǒng)實(shí)質(zhì)抽象教學(xué)模型的處理當(dāng)中按照相應(yīng)的程度來進(jìn)行實(shí)施。首先來說是建立起模型，然后抽象出可以實(shí)現(xiàn)仿真目的的可靠系統(tǒng)，再加上邊界和約束條件;其次需要對(duì)相應(yīng)的學(xué)科知識(shí)進(jìn)行應(yīng)用，將系統(tǒng)置于數(shù)學(xué)表達(dá)的方式中來進(jìn)行具體的闡述。對(duì)于模型的構(gòu)建來說，主要可以分為動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種類型，需要根據(jù)不同的情況選擇不同的模型類型。

在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程中的仿真技術(shù)的應(yīng)用中，模型的變換是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，需要將抽象的數(shù)學(xué)表達(dá)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)處理的形式，然后再對(duì)計(jì)算機(jī)語言和算法進(jìn)行利用來實(shí)現(xiàn)仿真模型的構(gòu)建。緊接著就進(jìn)入到模型的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，通過將創(chuàng)建好的仿真模型輸入到計(jì)算機(jī)當(dāng)中，然后對(duì)仿真模型進(jìn)行運(yùn)行來獲得最終的仿真結(jié)果?？傮w來說，仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用流程是比較復(fù)雜的，需要對(duì)其進(jìn)行關(guān)注。

4? 仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用路徑

4.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

仿真技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)當(dāng)中有著非常廣泛的應(yīng)用，比如說結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和齒輪設(shè)計(jì)等方面的內(nèi)容。在開展機(jī)械制造設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，需要對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)中各個(gè)部件之間的精準(zhǔn)運(yùn)行進(jìn)行關(guān)注。對(duì)于仿真技術(shù)來說，在進(jìn)行具體操作之前需要對(duì)所要操作的內(nèi)容進(jìn)行關(guān)注，要做好相關(guān)的模擬優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)運(yùn)行過程的優(yōu)化和處理，從而進(jìn)一步的促進(jìn)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化發(fā)展，讓機(jī)械制造的精準(zhǔn)度可以得到有效的提升。尤其是對(duì)于大型的機(jī)械設(shè)計(jì)來說，在進(jìn)行生產(chǎn)的過程中一定要對(duì)各個(gè)部件之間的配合和連接進(jìn)行重視，因?yàn)橐坏┏霈F(xiàn)偏差就會(huì)給其造成嚴(yán)重的故障，這種現(xiàn)象對(duì)于機(jī)械制造業(yè)來說是非常嚴(yán)重的問題。在機(jī)械制造設(shè)計(jì)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)就可以在安裝之前進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，能夠通過模擬的方式來對(duì)機(jī)械內(nèi)部銜接進(jìn)行更為直觀的觀察。仿真技術(shù)的這種模擬的特性可以讓機(jī)械內(nèi)部構(gòu)造得以充分的體現(xiàn)，這樣就可以對(duì)其中存在不科學(xué)問題進(jìn)行更好的展示，從而做好相關(guān)的優(yōu)化和調(diào)整工作，進(jìn)一步的提升設(shè)計(jì)人員的工作效率和工作質(zhì)量。

4.2 機(jī)械裝備設(shè)計(jì)

對(duì)于整個(gè)機(jī)械裝備構(gòu)成的體系來說，齒輪就是其中的基礎(chǔ)性內(nèi)容，同時(shí)也是對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造質(zhì)量進(jìn)行保證的重點(diǎn)內(nèi)容。將仿真技術(shù)作為基礎(chǔ)而應(yīng)用的機(jī)械齒輪設(shè)計(jì)來說，主要可以分為三個(gè)板塊的內(nèi)容，分別是仿真模擬行動(dòng)軌跡、進(jìn)行端面面膜評(píng)估和闡述傳統(tǒng)接觸點(diǎn)，在這三個(gè)方面來對(duì)機(jī)械齒輪的不同運(yùn)行情況進(jìn)行觀察，然后制定出可行性的優(yōu)化對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，讓其相互之間可以實(shí)現(xiàn)更為精準(zhǔn)的配合，從而更好的提升機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性。在進(jìn)行機(jī)械裝備設(shè)計(jì)的過程中，需要對(duì)仿真技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行充分的借助，進(jìn)而對(duì)齒輪的性能表現(xiàn)進(jìn)行實(shí)時(shí)且動(dòng)態(tài)的檢測(cè)，最大限度的來發(fā)揮出齒輪的性能，進(jìn)而更好的做好機(jī)械整體裝備質(zhì)量的提升。在工業(yè)化社會(huì)不斷發(fā)展的影響下，想要對(duì)不同領(lǐng)域的生產(chǎn)需求進(jìn)行滿足，各種復(fù)雜性的機(jī)械裝備正在不斷的涌現(xiàn)，但是與此同時(shí)也會(huì)面臨更多困難的問題，只有對(duì)仿真技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用才能獲得更好的效果。

4.3 機(jī)械加工設(shè)計(jì)

對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品來說，它的設(shè)計(jì)到制造會(huì)經(jīng)歷一個(gè)非常復(fù)雜的過程，尤其是對(duì)于大型的機(jī)械設(shè)備來說更是如此，通過對(duì)仿真技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)更好的效果。從本質(zhì)來說，對(duì)生產(chǎn)加工的需求進(jìn)行滿足是機(jī)械設(shè)計(jì)制造的根本性內(nèi)容，只有這樣才能對(duì)其進(jìn)行產(chǎn)出價(jià)值進(jìn)行保證。在對(duì)仿真技術(shù)的設(shè)計(jì)進(jìn)行應(yīng)用的過程中，需要對(duì)機(jī)械設(shè)備本身的性能和質(zhì)量進(jìn)行改善，同時(shí)還要對(duì)加工的效率進(jìn)行提升，只有這樣才是值得推廣的重要技術(shù)。比如說在數(shù)控機(jī)床的加工中，將仿真技術(shù)作為基礎(chǔ)來進(jìn)行零部件運(yùn)行程序的編寫，通過生成圖形和數(shù)據(jù)來對(duì)設(shè)備發(fā)出相應(yīng)的指令，然后對(duì)加工的具體需求進(jìn)行有效的滿足，從而更好的提升機(jī)械零部件的精確運(yùn)行程度。又比如說，在切削加工的技術(shù)中應(yīng)用仿真技術(shù)，將時(shí)間軸作為主要的單位來進(jìn)行模型的建立，通過這樣的方式來對(duì)不同運(yùn)行工況下的機(jī)械性能進(jìn)行預(yù)測(cè)，進(jìn)而做好最佳加工方案的確定。

4.4 數(shù)值的計(jì)算

對(duì)于計(jì)算機(jī)技術(shù)來說，它在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域已經(jīng)得到了較為廣泛的普及，不僅可以提高復(fù)雜計(jì)算數(shù)據(jù)的有效性，也能對(duì)數(shù)值計(jì)算的獨(dú)特優(yōu)越性進(jìn)行表現(xiàn)。將計(jì)算機(jī)技術(shù)充分的應(yīng)用在數(shù)值運(yùn)算的過程中，能夠讓編程在計(jì)算機(jī)技術(shù)中得到充分的體現(xiàn)。因?yàn)閷?duì)于機(jī)械制制造業(yè)來說，準(zhǔn)確度是其中非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容，會(huì)直接的影響到機(jī)械制造的質(zhì)量，一旦出現(xiàn)誤差方面的問題，就會(huì)給機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)造成磨損，進(jìn)而對(duì)機(jī)械使用的壽命造成影響。對(duì)仿真技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，可以對(duì)一系列的既定程序語言進(jìn)行處理，然后對(duì)復(fù)雜的數(shù)字實(shí)現(xiàn)層次化的運(yùn)算，進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)計(jì)算準(zhǔn)確度的提升。

5? 結(jié)語

綜上所述，在機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程中，仿真技術(shù)的廣泛應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造產(chǎn)業(yè)的促進(jìn)，將兩者進(jìn)行結(jié)合，能夠?yàn)闄C(jī)械制造產(chǎn)業(yè)帶來更多的生機(jī)和活力，讓機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)可以朝著可持續(xù)的方向進(jìn)行發(fā)展，同時(shí)具有更強(qiáng)的科學(xué)性。

參考文獻(xiàn)：

[1]仲雪偉，范運(yùn)峰.計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化中的應(yīng)用[J].南方農(nóng)機(jī)，2020（16）：186-187.

[2]汝曉艷.仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過程中的應(yīng)用[J].南方農(nóng)機(jī)，2020（17）：129-130.

[3]常娜娜.仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用分析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2020（18）：201-202.

[4]羅洪標(biāo)，袁森.仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用研究[J].南方農(nóng)機(jī)，2019（24）：151.

[5]曹明月.計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)與機(jī)械設(shè)計(jì)制造的結(jié)合分析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2020（01）：232-233.