仿真技术在机械设计制造过程中的应用

2020-01-19胡泽中国人民解放军海军701工厂

环球市场 2020年26期

胡泽中国人民解放军海军701工厂

仿真技术能改变机械设计和制造的方式，并随着计算机等技术的发展变得更加全面。所以，需要合理将仿真应用在机械行业中，推动机械设计和制造水平的提升。

一、仿真技术应用在机械设计制造的优势

（一）充分优化设计方案

传统的机械设计制造行业在设计产品时，很难进行优化工作，因为设计人员需要通过人工试验获得数据，以及依靠自身的专业知识、想象来完成设计方案，整个设计过程并不直观，非常耗费设计者的精力和时间。更重要的是，如果设计出现错误很难得到足够的提示，最终会造成机械的质量问题，增加不必要的损失。通过使用仿真技术，能充分利用计算机技术将机械设计的三维图形展现出来，帮助设计人员更好地完成每个环节的设计工作，实现对设计方案的充分优化。

（二）用数据分析提升水平

随着时代发展，对机械设计的精度也在不断提升，而保证精度就需要有数据分析作为支撑。使用仿真技术可以自动对机械进行模拟，通过建立模型分析机械设备的性能，以保证产品总体质量。同时，设计人员也能够利用仿真环境下所提供的三维数据实时判断机械设备的设计效果，软件会及时发出提示帮助设计人员纠正错误，最终定制出最为理想的方案[1]。在航天、医疗、军事等机械设计制造的工作中，仿真已经成为不可缺少的工作步骤。

（三）节约设计成本

通过仿真技术可以建立机械设计的二维和三维模型，进行机械制造和运转模拟。模拟下的结果和真实结果比较接近，能帮助设计人员优化设计，优化机械设计方案。在传统的机械设计中，试验所产生的费用非常高，导致设计周期比较长，增加设计的成本。仿真技术可以利用计算机模型计算，完成烦琐而且重复性的工作，降低制造实体模型的费用和提升产品的研发效率，达到节约设计成本的目的。

二、仿真技术在机械设计制造过程中的应用

（一）机械结构设计

机械设计需要保证机械内部各个结构的稳定运行，通过使用仿真技术可以在机械实际运转之前对机械进行调试和实验，帮助设计人员迅速完成机械结构的优化，保证机械的内部结构的合理性[2]。大型的机械结构设计过程中，更要注重每一个零件的衔接，避免因为偏差导致严重的机械故障，使用仿真技术，能在机械安装之前对机械结构的运行情况进行模拟，不仅能给出机械运行后的结果，设计人员也可以在模拟过程中观察机械设备内部的情况，发现机械的问题，从而做好部件之间的衔接和提升机械的精度。例如展示机械运行中内部的各种碰撞和受力情况，设计人员就可以准确地进行调整，提升工作效率和保证便捷性。

（二）齿轮设计

齿轮是机械中不可缺少的基础性零件，一些特殊的机械往往会对齿轮也进行独特的设计，以满足机械的运行需求。所以，齿轮设计工作会投入大量的财力、物力，并且让设计人员也要投入大量的精力。由于机械设备中会有很多规格不同、大小不同的齿轮，如果齿轮存在精度不足，或者规格设计不合理，就会影响整个机械设备的稳定运行，不利于保证机械的精度和使用寿命。而通过使用仿真技术，就能对所用到的齿轮进行模拟，优化齿轮的设计。设计人员可以观察仿真软件中的齿轮工作状态，以及针对性地研究某个齿轮和整个设备的契合度，选择最符合设备需求的齿轮，提升齿轮设计的科学性和合理性。仿真软件也能自动地对所需要的齿轮进行计算，为设计人员提供建议，减少设计人员的工作压力。

（三）复杂机械加工研究

机械制造的过程中，机械零件的精细加工是十分重要的工作，为了能够确保机械设备的正常运转，就需要对机械零件进行严格的检测，防止因为零件质量不足导致机械不能正常运转。通过仿真技术，能够对零碎构件进行分析和检测，研究机械内部的结构问题，帮助人员进行零件制造方式的调整。比如在进行磨削加工的工作中，只需要设计程序就可以自动进行仿真实验，分析如何控制磨削加工的质量和精度，以及提升工作的效率，调整之后继续进行检测，最终得到加工方式的最优解。

（四）数值计算

计算机在机械加工和制造工作中已经得到了广泛的普及，尤其是计算机强大的数据计算能力，降低了机械加工和制造工作的压力。通过做好编程工作，能充分地应用计算机的数值计算能力。例如为了对设备进行优化，就需要有计算机来对磨损等问题进行计算，优化机械的结构设计从而提升寿命。

三、仿真技术在机械设计制造中的应用前景

（一）互联网将提升仿真技术的优势

随着科技的不断进步，互联网开始遍布人类生活的各个方面，在制造业中也有了越来越重要的地位。仿真技术和互联网技术相结合，能丰富仿真技术的功能，增加其应用场景。例如，通过使用云计算的方式，可以对机械设计进行远程计算和分析，提升计算的精度和效率；也可以不断对仿真软件的工具箱进行更新，满足设计和制造行业的需求。

（二）仿真技术智能化

智能技术是近些年技术发展的热门，使得计算机智能化已经成为人们所关注的话题。由于机械制造行业相对于其他工作比较烦琐，所以很容易导致大量的人力、物力消耗，通过使用智能技术，能代替人完成高重复性的工作，解放设计人员[3]。并且在智能技术水平不断提升的背景下，也能自动完成一些简单的机械设计，推动制造业的发展。