仿真技术在机械设计制造过程中的应用

2020-11-26王蕾齐玉军

商品与质量 2020年49期

王蕾齐玉军

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1 仿真技术的含义

仿真技术是随着计算机技术、信息技术、软件技术的发展而不断进步的，这项技术把许多工业技术综合起来，在计算机技术的支持下，各类技术专用设备和计算机系统融合起来，在计算机系统平台上运用虚拟技术对现实情况进行模拟，展现接近于现实的动态成果。目前这项技术已经在机械制造领域得到了应用，尤其在汽车和飞机制造领域已经得到广泛应用。这项技术已经开始向许多机械制造领域进行发展，伴随着中国科学技术实力不断增强，仿真技术也变得更加成熟，为我国机械制造领域解决问题提供了许多有效的支持，显著地增强了我国机械制造领域的实力[1]。

2 机械制造与设计概述

机械的设计与制造与仿真技术的共同之处在于二者都有着较强的复杂性，机械的设计与制造同样需要包括机械自动化、电子工程、数字化设计等多方面学科和技术的支持。除上述几个方面之外，机械制造技术、控制工程、工程材料和工程力学等；理论知识也是机械设计制造必须要掌握的内容。不断发展的科学技术对机械设计与制造的发展提供了助力，传统的机械设计制造主要对象是工业器械、设备零件等。制造前需要建立出制造模型，并通过大量的科学实验确保模型的科学性，现阶段国内的机械加工制造行业正在仿真技术和其它先进技术的推动下逐步实现自动化的转型。

3 仿真技术在机械设计制造过程中的作用

3.1 提高数据分析效率和水平

在大数据的时代背景下，每个行业都面临着几百万甚至几千万的数据，如果不能及时掌控数据，对数据进行分析整理，将会大幅度降低行业的工作效率，从而很容易被市场所抛弃。随着人们生活水平的不断提升，对于机械制造的要求也在日益提升，如果不能与时俱进的提高自身产品的质量，将会在市场中失去竞争能力。机械制造行业相对于其他行业所涉及的数据是非常多的，因此必须要加大对数据分析方面的投入。仿真技术中的计算机技术可以有效提高数据分析的效率和水平。在进行模型建设测试时，可以充分利用仿真技术进行模拟分析，从而制定出理想的方案。在航天、医疗、军事、化工等各方面都需要有较高的机械制造质量，仿真技术就可以充分发挥它的价值[2]。

3.2 优化机械设计方案

传统的机械制造行业在进行产品设计时的效率是很低的，他们需要依赖人工得到数据，并且依靠自己的专业知识进行三维立体效果的想象以及实践，费时费力，一旦出现想象的偏差很容易导致产品出现质量问题，造成不必要的损失。仿真技术中包括计算机技术，可以有效对数据进行分析和整合，从而根据自行分析建立制造产品的模型。这种方式可以优化机械制造的设计方案，从而进一步开展接下来的工作。设计方案是至关重要的，今后的很多工作都必须要以此为依据，只有最优设计方案才能使产品质量达到质的飞跃。

4 仿真技术在机械设计制造中的具体应用

4.1 在机械结构设计中应用

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[3]。

4.2 应用于加工设计方面

在机械设计到制造出成品的过程中，需要经历许多复杂的步骤，在进行大型机械设计的时候要求的严苛程度会更高，应用仿真及时可以降低这个过程的复杂程度。机械设计制造的最终目的是生产出具备所需功能的机械设备。在机械设计制造过程中应用仿真技术可以有效地缩短设计生产周期，非常值得在机械设计制造领域进行广泛的推广。比如在数控机床的生产过程中，首先运用仿真技术模拟零部件运行情况，得到模拟的相关数据，再使用设备完成加工，能够有效地提升产品的加工精度和合格率，能够大幅度改善机床加工能力。

4.3 数值计算方面

计算机技术在机械设计制造领域已经得到了很大程度的普及，由上文可知，它可以有效提高复杂数据计算的可行性，因此在数值计算方面有它独特的优越性。计算机技术充分的运用到数值运算方面，也是编程在计算机技术当年发展的重要体现。对于机械制造行业而言，准确度是十分重要的，它将直接决定机械制造的质量，有误差就会造成机械的磨损，从而降低机械的使用寿命。

4.4 在齿轮设计中的应用

机械装备包含诸多基础零部件，齿轮便是其中重要的组成部分，通过大量实验研究得出结论：利用Visuallisp 语言可从几何角度对其任意断面齿形构建模型，开展传动仿真。在对圆弧针齿行星进行研究时，也可利用计算机仿真技术，对正交面齿轮传动接触点的关键参数进行分析，如齿数比、刀具齿数差、模数等；在齿轮泵设计过程中，也可将仿真技术应用其中，具有十分良好的设计效果。