仿真技术在机械设计制造中的应用探讨

李华冰 张玉路

摘 要：近几年以来，我国科学水平不断发展，仿真技术在机械设计制造中应用的越来越广泛，对于机械行业整体水平的提升具有关键性意义。基于此，本文阐述了仿真技术的概念和特点，分析了计算机仿真系统的构建过程，论述了仿真技术在机械设计制造中的具体应用，希望可以促进仿真技术在机械制造行业的发展。

关键词：仿真技术;机械设计制造;应用

现阶段，我国机械设计制造产业得到了很大发展，尤其是仿真技术的加入，不仅提升了整体制造水平，而且有利于改善和提高我国设计制造整体水平。尤其是当下计算机技术快速发展，给机械设计带来了极大便利，仿真技术的加入更是锦上添花，提高了我国制造业整体水平与工作效率。网络信息技术被广泛应用在各个领域，工业领域与其相结合，不仅对工业发展起到了很大推动作用，而且在实际发展过程中，为机械设计提供了一定理论支持，促进了我国机械行业发展。

1 仿真技术应用在机械设计制造的概述

网络时代的来临，使得计算机技术得到了广泛发展，并且应用在各个行业中，对行业发展起到了极大促进作用。再加上保证技术进一步改善和更新，给社会带来了极大变化。计算机仿真技术是一种虚拟样机技术，指的是通过计算机，利用专门的软件进行建构模型，以不同动态钥匙和数据进行分析，免去了大量制造失误，这样不仅有利于节省时间和空间，而且还有利于节省大量成本，提高设备安全性和稳定性，对于设备改进和更新有很大好处。机械设计制造过程是极其复杂繁琐的，如果运用原始方式，就必须在每个环节中进行各种复杂系统设计和分析试验;如果在这个过程中出现错误，就必须消耗大量时间进行原因寻找;但是仿真技术加入后，通过构建仿真模型，就可以对整个设备及其系统进行分析，这种方式也有利于现实与虚拟之间的研究和测试，利于我们对系统进行监控和检测。总之，计算机仿真技术在机械设计制造过程中的应用，不仅降低了成本，而且提高了工作效率与整体设备质量。

2 仿真技术在机械制造行业中的特点

1）分布性特点。仿真技术与计算机技术有效结合下，机械制造业对仿真的分布性特点非常明显。究其原因在于仿真技术与制造分布密切相关，仿真技术是由虚拟网络的支持下而建立的。仿真技术所应用的图形技术特点和传感器应用特点显著，因此加强了仿真技术的交互性。

2）应用范围特点。仿真技术在机械设计制造行业中的相关应用具有显著特点，仿真技术贯穿在设计机械产品中以及测试和维护机械产品过程始终。仿真技术在机械产品的概念相关设计和具体加工等过程中均有显著作用。仿真技术在实际应用过程中也具有较为广泛的应用范围，仿真技术在机械制造中具有动力学特点[3]。

3）集成化特点。机械设计制造行业中应用仿真技术的最为突出特点之一就是集成化。仿真技术可形成有效的产品开发环境和产品制造环境，仿真类型具有多元化特点。

3 构建计算机仿真系统

随着仿真技术的应用范围越广，仿真技术在机械设计制造行业中也发挥着重要作用。想要构建好计算机仿真系统，必须根据实际条件搭建仿真模型。据资料显示，仿真系统的构建与以下学科体系具有重要联系：其一，几何学;其二，图形学;其三，数据处理学等。在构建计算机仿真系统过程中单纯依靠计算机系统无法有效识别研究对象，因此，需建立好三维模型。通过三维模型可以决定计算机仿真技术的精确度，在具体构建模型过程中，需注意以下几点内容：第一，创建三维模型。选择一个可以有效进行仿真的计算机系统，再加上相关条件，运用相关知识来予以数学表达，准确阐述三维模型的核心。三维模型的核心为数学模型，数学模型主要分为静态和动态两种模型。第二，变换三维模型。对于富有抽象表达形式的数学模型来说，需转化成计算机可以处理的一种形式，此过程被称之为变换模型。相关工作人员需合理应用相关算法和计算机技术来表达数学模型，如直接采用已有的仿真软件或者在自身深入研究出仿真软件。第三，试验三维模型。将已经创建好的三维模型输入到计算机之中，通过计算机的相关处理可以得出相应结果。相关工作人员只需做好三维模型的建立和三维模型的变换工作，在试验三维模型过程中较为简单。在此需要注意的是需要对仿真结果进行合理分析，从而衡量仿真结果。常用衡量方法有以下两种：其一，仿真过程的反向验证方法;其二，置信通道方法。

4 仿真技术在机械设计制造中的具体应用

1）仿真技术在复杂数据分析应用。计算机技术在工程机械中的应用范围越来越广，很多复杂问题都可以通过计算机来解决。仿真技术运用在机械设计制造过程中，可以将许多复杂问题简单化、层次化，不仅能够起到节约时间的作用，而且可以避免在操作过程中出现问题，提高设备工作效率以及准确度。从产品设计到最后确定，都必须依靠保证技术运用，才能够保证在最短的时间内设计出最适合的产品和设备，减少材料浪费，加强产品结构以及各种参数，为机械设计制造行业發展起到推动作用。

2）仿真技术在机械结构设计中的相关应用。机械系统是由各种不同的结构组合而成，因此必须精确设计各个结构部件的精确度。现阶段来看，在机械的具体设计过程中，相关研究人员会先进行优化模拟试验，再对机械系统内的零部件或者相关结构等进行组合配置优化模拟设计，最终选择出最为理想的设计方案。采用仿真技术时，可应用大型三维设计软件，实现对机械机构的运动结构演示。机械设计工作人员可以从多个角度对运动结构加以仔细观察，如果出现运动受干扰情况时也可以进行有效调整，功能较多且使用便捷，因此被广大设计人员所青睐。

3）仿真技术在复杂机械加工中的相关应用。计算机操作下的生产技术主要是对机械进行加工处理，计算机的应用可以为机械加工提供可靠依据。以数控机床加工为例，在计算机辅助下，可以对数据模块予以合理加工，再生成图形或数据来完成指令。以磨削加工为例，建立数学模式是以时间轴为单位，与磨削加工行为或者相关指令进行预测，通过计算机仿真技术科有效实现磨削方案。以铣削加工为例，首先建立铣削模型，再利用仿真软件来对设计铣削机理和铣削条件。以电火花切割为例，首先需建立曲面计算机仿真模式，再预估电火花工艺效果。

4）仿真技术在大型机械设备设计过程中的相关应用。对于大型机械设备设计而言，由于体积大且结构复杂，所以包含的零部件非常多，制造过程也较为复杂。实际生产大型机械设备过程中，设计工作人员经常在配置零部件的时候出现问题。究其原因是设计工作人员无法一次性配齐零部件，所以导致大型机械设备出现故障，从而降低生产效率，给企业带来一定程度的经济损失。如果将仿真技术应用在大型机械设备设计中，则能够提前研究好零部件，提高生产效率且节约资源。在虚拟环境下，仿真技术能够测试机械设备的装配状况，直接检查机械设备的具体运行状况，从而节约成本，降低二次操作率，提高大型机械设备的使用质量。

5 结语

随着新技术加入，机械设计制造产业发展不断地加快了脚步，工作效率和工作质量大大提升，对于行业的整体发展起着关键性的影响。仿真技术的应用，能够增强机械设计的精确性，带动机械制造产业的整体水平，激发行业活力，推动行业创新，优化产品质量和成本，促进了机械制造行业可持续发展。

参考文献

[1]路毅，郭强，施政文，等.仿真技术在机械设计制造中的应用前景[J].内燃机与配件，2017，14（15）：55-56.

[2]朱澄，李弘锦.仿真技术在机械设计制造中的应用前景[J].科技展望，2017，27（4）：151.

[3]杨磊.仿真技术在机械设计制造过程中的应用[J].科技创新与应用，2017，10（4）：159.