简析仿真技术在机械设计制造中的应用

郑小慧

（新乡职业技术学院，河南 新乡 453000）

我国的机械设计制造行业随着中国工业经济的崛起而迎来前所未有的发展机遇，各项技术在不断精进，尤其是先进的仿真技术的应用程度不断加强。但仍然有些技术理论有待探讨，机械制造企业必须重点关注现有仿真技术应用的各项问题，仿真技术应用水平间接影响着机械设计制造的成果。唯有提高应用技术的水平、完善技术的使用，才能使机械制造企业带来更好的完工质量和效率。

1 仿真技术的内容概述

（1）仿真技术以系统、信息应用以及控制、运行技术为主要基础，是多种信息及计算机技术的综合融合应用。仿真技术使用专门的仪器和计算机设备为运行的工具，采用信息模型进行技术的系统模型构建来模拟运行技术成果。

（2）仿真技术大多使用的计算机的各项软件作为技术的工具使用，如仿真硬件中就以模拟、数字计算机等作为载体进行技术的应用，同时仿真硬件也包括目标和运动仿真器。而仿真软件也是仿真技术应用系统中的一大工具，其中包含了仿真程序、语言以及数据库。因为仿真技术的使用需要较大的系统进行运行，其使用的软件、硬件工具较多，计算机的应用更是必不可少。同时，技术的应用方式也较多，在机械制造领域、工业领域、动力能源领域都要用不同的方式获得相应的应用，其应用方式中包括连续与离散系统仿真。在机械设计制造中，仿真技术的应用作为制造机械的工具之一，能够在制造中大量的减少制造人工的成本输出，增加工人作业的效率，并能够大幅度保障机械制造途中的安全管理，更能获得精确的机械计算成果，从而降低机械制造过程中带来的成本费用，优化研发支出，为机械设计制造带来较高的经济效益和工作效率水平。

2 仿真技术建模的三个步骤

（1）建立数学模型。在不同的机械制造工作中需要使用不同仿真技术的硬件和软件系统，要准备好相应的计算机系统并进行技术条件和参考值的输入。将选择的软件硬件计算机系统整合，通过一定的专业技术将其建立成一套数学模型。这是进行仿真技术计算应用的基础。数学模型建立时可分为几种形态的模型，为动态、静态模型以及连续变量系统模型、离散时间系统模型。动态模型又包括混合时间、连续时间以及离散时间模型。

（2）变换数学模型。变换数学模型的意思就是将建立的数学模型变换成为计算机系统模型，让数学模型可以放在计算机硬件软件中进行语言的转化和运行。这就要使用到现下先进的变换系统软件，将模型语言进行变换，这是整体仿真过程的变换步骤。各个机械制造企业可以购买已经研发出的仿真软件技术，也可以建立研发部门进行仿真软件的开发，获得更加符合自己使用情况的系统软件。

（3）最终模型实验。将模拟模型进行计算机语言转换后，将模型在计算机中设置计算运行的模型，观察获得的仿真运行的数据计算结果，进行全面的仿真实验。当获得实验的数据结果时，需要进一步比对并按照相关的技术标准精细评估评价，获得实验结果的最终效果报告。当下评估实验结果的标准没有统一的规范，有时受到各项影响因素而导致评估出现难题，此时想要保障实验结果的有效，机械制造企业可以应用当下常用的置信通道法以及反向验证法，进行实验成果的评估，获得更加准确的结果报告。

3 仿真技术应用于机械设计制造的特点

（1）应用范围大。我国的仿真技术在许多工业、汽车、化工、飞机等领域都具有相当成功的应用成就，仿真技术在各项制造领域都得到了高效率的应用。在机械设计制造中，仿真技术也在设计制造的各个环节都获得大范围的应用，如设计、测试、评估、模拟运行中，为机械制造带来了设计效率的提升也为企业带来了更加先进优质的产品制造服务，机械生产产品更加符合人民的生活使用需要。

（2）分布性。在机械制造企业中，技术工人在计算机中进行仿真技术的模拟运行，利用网络技术对机械设计和制造的过程进行模型搭建和运行模拟，将设计过程清晰直观的展示，理论与实际相结合，能够及时发现设计的遗漏点。

（3）集成化。仿真技术在机械制造应用的过程中，往往有着复杂多样的技术要求，其在模型模拟中需要较多的步骤显现，同时模拟运行的计算较为繁杂，但在计算运行中，能够用较全面的方式对机械的制造成果进行模型演示，在各个设计环节都能够高效的应用仿真技术。这就体现了仿真技术的较强的集成化特点。这个特点能够在机械制造中获得良性的发展促进作用，让机械成品质量得到进一步的升级。

4 仿真技术在机械设计制造中的具体应用

仿真技术的应用水平高低是决定机械制造设计能否成功的一大重要因素。机械制造企业可从关注以下几个仿真技术的要点，对机械设计制造进行有效的应用优化。

（1）仿真技术在机械结构设计的应用。在企业进行机械设计中需要运用到不同的制造系统，而各个系统又是多种结构组成的成果。在进行机械设计的工作时，相关技术人员都必须对设计出的最终成品进行模拟模型建模，在通过模拟运行后获得遗漏点的发现，及时改进，再以此对机械制造系统中的结构进行进一步的优化设计，以及对零部件进行相应的制造工艺配置优化。最后才能获得最佳的机械设计优化方案。在利用仿真技术模拟时，企业技术人员常用的软件为大型三维设计软件，它能够对机械设计的结构精细运行的模拟，用多个运行因素进行结合，观测机械设计的结构运行效率和受干扰情况，从而进行调整。

（2）仿真技术在机械加工中的应用。仿真技术在计算机运行中能对机械的数据进行模拟，得出最佳的加工方案，为机械的加工设计方案提供有效的数据依据和模拟成果。数控机床加工中，可以在仿真技术的应用下，建立相应的数学模型，在计算机中进行模型的优化加工，获得相应的数据生产指令，其能够对加工的结果进行预测，并发送出相关的加工行为指令。在机械加工中应用仿真技术，往往需要先建立一个有效的信息数据仿真模型，预估加工方案的效果，加以合理的调整改造。

（3）仿真技术在机械复杂数值计算分析中的应用。机械设计制制造从开始工作到完成，需要历经许多的设计环节，需要进行较多的结构设置和零件设置工作，同时相关的机械制造方案实验和评估工作也较为繁杂。在不断的模拟评估评价和调整优化中，达到最终的机械成品。同时最终得出的数值也可以进行方便的反算验证，及时发现制造中的数据参数问题。

（4）仿真技术在大型机械设备设计。对于机械制造企业而言，要设计制造一个大型的机械设备，往往需要庞大的计算量和工程量，并且耗费大量的人力、物力资源。同时在设计制造大型机械的途中，常常会由于计算过于复杂而导致设计出错问题的发生。而通过引用仿真技术就能够在大型机械设计制造的过程中，带来良好的建设方案，对各项零件、建设结构进行有效的方案预估监测，为机械生产的成品带来优质的质量保障。并且仿真技术能够对计机械的装备情况进行全方位的监测，及时发现不必要的资源浪费，减少人工的工作量，节约企业经济资源，带来良好的运行效益。

5 结 语

技术问题是各个机械设计制造企业的重点关注对象，“想要前行，技术先行”早在中国工业经济飞速的发展中得到应验。但制造企业的各项仿真技术仍然有着很大一段的提升空间和发展潜力。仿真技术的应用水平间接决定着整体机械制造产品的质量，只有不断精进仿真技术应用水平，减少机械制造的资源浪费和差错率，才 能让企业的机械制造水平更加安全稳定的发展。