制造加工过程中模拟仿真技术的应用

陈晓桐

（福建商学院 福建 福州 350001）

0.引言

现今，各地区经济体系化发展的逐步加快，使制造业技术更替速度有所提升，为有效提高制造加工技术生产水平与能力及适应现有的市场发展环境。做好制造加工过程模拟仿真技术应用尤为必要，是未来阶段制造加工技术发展应用的必要条件，也是推动制造加工技术应用现代化与智能化发展的重要动力来源。

1.制造加工中模拟仿真技术应用内容

制造加工技术应用推动工业制造技术现代化发展，是工业生产的重要基础。早期阶段的制造加工技术应用主要采用人工化技术操作，对技术人员技术水平依赖性较高，且加工生产能力有限。现阶段制造加工技术发展主要采用数字化及机械化技术控制，有效提高基础加工生产力及生产水平，使工业加工制造能力达到新的高度。虽然数字化制造加工生产总体而言能够满足市场产品生产需求，但实际质量难以切实保障，部分数字化制造加工产品过于粗糙，使制造加工综合性效益有所下降。而在人工加工技术操作阶段，由于技术人员技术水平参差不齐，相关的加工产品参数并不一致，即便同时批次产品生产也难以保障产品数据统一性，在此技术应用发展环境下，将模拟仿真技术有效运用制造加工方面势在必行，成为未来阶段制造加工发展的主要方向。模拟仿真技术应用基于计算机控制技术应用，是现代制造加工管理及加工生产的重要组成部分。通过计算机数据对比及机械设备操作行为控制，实现对加工出产品参数标准的统一化管理，并在现有基础上对产品进行精细化加工处理，使制造加工生产产品质量得以切实保障。模拟仿真技术应用优势不仅体现在质量标准的提高方面，在成本控制、技术生产能力及设备有效利用率方面，也产生一定的积极影响，使制造加工技术总体水平得到更深层析的升华。

2.铸造加工及模版制作处理模拟仿真技术应用

铸造加工及模版制造使制造加工技术应用基础，由于各类材料类型的基本特质差异化明显，所以在铸造方面，首要考虑因素即是主要铸造材料的选择，而在模版制作方面，则要注重对制作处理温度数据及制作流程等相关内容项目的控制，通过模拟仿真技术降低铸造加工及模版制造结构缺陷，使铸造加工应用及模版制作处理符合制造加工处理标准。

2.1 铸造加工

铸造加工要注意对数值模拟技术运用，包括对凝固数值及铸件充型数值的模拟等，通过对制造加工热应力数值的控制，实现对铸造微观组织模拟应用，利用模拟过程对铸造过程中可能发生的技术问题及加工数据控制问题进行分析，同时采用对缩孔、松孔及热烈缺陷产生过程的模拟，有效的降低铸造加工铸件缺陷，保障同一批次铸件产品的综合质量，使其在后续的使用阶段，在充分发挥其经济效益的同时，能够进一步避免质量问题的产生。

2.2 模版制作

模版是制造生产加工的重要内容，涵盖了模具、模型及制造加工切削设备等相关构件，通过对模版制造的合理控制，实现对制造加工生产构架质量的提升。模版制作需要考虑模版应力结构强度与结构温度适应性，传统模版制造加工，均采用人工技术处理方案，相关的模版制作质量并不过关。在模拟仿真技术应用方面，将采用计算机辅助工程CAE 技术进行数据控制，并模拟模版制作过程中的环境数据，根据模版使用环境及使用情况对模版制造技术应用存在的实际问题进行解决，从而控制模版制作残次率，有效控制模版制作成本，提高模版制造生产水平，为产品制造加工奠定坚实基础。

3.精密锻造加工的模拟仿真技术应用

精密锻造加工技术是制造加工技术的核心技术内容。精密加工技术应用不同于其余种类技术类型，该技术具备制造周期短、制造质量高及制造用料少等相关优势，可有效的针对相关小型精密部件进行生产加工设计，实现构件加工的精细化处理，并能够将已经加工完成且加工粗糙的构件进行二次精密加工处理，使构件使用经济效益及安全效益全面性提升。模拟仿真技术在加密锻造方面的实际应用，主要目的在于简化精密制造流程、降低精密制造成本与解决精密精锻造技术难度过高问题，使精密锻造技术可在各领域均可得以广泛运用。计算机模拟仿真技术在精密锻造方面的实际应用，需要从技术工艺及技术基本变量方面入手，从技术及生产管理控制等多个层面，对精密制造潜在风险做好规避与控制，以此为精密制造发展应用创设有利的技术应用环境。

4.焊接加工方面的模拟仿真技术应用

焊接是制造加工的重要流程，对焊接技术应用的模拟仿真控制，将进一步提高焊接结构强度，解决焊接结构毛寸数量过多及结构形变严重等相关问题，使焊接技术应用更符合现代制造加工技术应用发展。传统的焊接制造应用主要采用人工技术控制，各类技术技巧运用需要依赖技术人员操作能力，而模拟仿真技术则可在技术操作的前期阶段，对焊接材料、焊接参数及焊接方法的选用等，给出相关的参考数据，方面技术人员对自动化焊接设备的有效控制，同时也为手动焊接加工处理提供了有效的参考资料，使制造加工焊接技术水平实现质的跨越。

4.1 模拟仿真焊接加工技术应用内容及背景

制造加工焊接技术需要注重对焊接应力及形变的控制，在焊接过程中受加热处理影响，部分材质材料不可避免的产生一定的形变问题，严重者可能发生结构裂缝或及结构应力下降问题，尤其是脆性断裂问题的产生，使材料使用效果大打折扣，导致材料使用强度无法达到实际理论参数标准，对于后续阶段结构尺寸及生产规格的控制，也将产生一定的波及，从而对制造加工造成一定的经济损失。仿真模拟技术运用可有效的解决以上问题，在技术运用之前，即可将相关的焊接数据内容在计算机设备中进行输入，由计算机图像处理技术等对数据内容进行整合，建立符合焊接处理标准模型，通过模型操作，实现对真实焊接场景的模拟，通过控制电弧、传热及力学数据，对可能发生的焊接结构问题进行分析，将最符合焊接材料及焊接技术应用条件的焊接方案进行整理推送，使技术人员对于产品焊接处理有更深层次的了解，为焊接操作技术应用提供可靠的数据分析及环境模拟基础。

4.2 模拟仿真焊接加工技术应用方向与途径

模拟仿真焊接加工内容包括对加热数值、形变尺寸数值、力学行为数值及应力变化数值的监控，相关数据内容需要涵盖焊接加工的各个方面，尤其是针对形变及结构强度控制模拟，要重视模拟环境及模拟焊接方法的合理选择。焊接加工模拟仿真不能仅对单元数值进行观察，应综合多方面数据进行考量，选择不同的时间节点对数据平均值进行分析，根据分析结构择优选择焊接处理方案。焊接加工对于特殊材料焊接需要进行前期的技术试验，操作内容主要以人为干预操控为主，相关的实验准确性较差，且成本较高，难以满足现代化焊接加工技术应用需求，而模拟仿真焊接加工则能够在较短时间内得出更为准确的实验结果，使焊接加工对焊接节点与焊接方式的选择更为科学合理。

5.切削加工方面的模拟仿真技术应用

制造加工的切削加工相比于其它技术种类技术应用较为繁琐，同时加工技术工艺较为复杂，所需考虑的实际加工影响因素较多。应注重对加工细节的控制，以便保障切削加工成品符合构件加工使用标准。模拟仿真在切削加工方面的实际运用，需进一步参照热力耦合数值、工件分离断裂数值及工件表层残余应力数值等，进行合理的科学模拟运算，进而提高切削处理的精确性，把控切削加工技术细节，从技术优化角度解决产品构件切削速度不足及切削规格不统一问题。现代切削设备使用精密性较高，切削模拟仿真应重视切削力的控制，如切削力过大，则构件应力过高，构件使用易受到不可控因素影响也发生不规则变形。而若切削力度过小，则难以达到实际的构件切削使用标准，表面平滑度也相对较低，因而掌握切削力度，是切削仿真模拟加工的核心所在。

6.数控加工方面的模拟仿真技术应用

数控加工模拟仿真技术应用主要采用计算机图像绘图技术，对数控加工流程及加工细节进行模拟。现阶段数控加工技术对信息技术的运用较为全面，所以仅需选择CAD 及CAM 制图技术，即可实现对数控加工的全过程模拟，无需反复进行模拟加工技术调试，结合数控加工环境及数控加工处理要求，便能够在较短的时间内分析出数控加工处理存在的实际问题，以便后续阶段针对问题的产生原因予以解决，在现有的模拟仿真技术条件下，对数控加工技术应用水平做深入提升，进而使数控加工技术可在更为广泛的领域得以发展应用。

7.结语

综上所述，制造加工的模拟仿真技术应用对解决制造加工处理技术试验效益不高及生产质量不佳等问题具有重要意义，是现代制造加工处理的重要技术种类之一。为更好的市场技术应用环境，需要在未来阶段对制造加工的模拟仿真技术应用做好实践优化，进一步提高模拟仿真的实际真实性及数据准确性，为制造加工生产创设有利的技术应用参考条件。