仿真技术在机械设计与制造中的应用

刘凯 成瑞芝

摘    要：随着计算机技术的飞速发展，在社会多个领域中得到广泛应用，对仿真技术的完善与优化起到极大的促进作用，同时也带动着全社会发生改变。仿真属于一种数字化手段，也被称为虚拟样机技术，主要是指利用专门软件构建模型，通过多种动态性能参数对样机的运行方案进行优化，可取消大量实物样机制造的过程，节省了大量的时间与成本。本文解析了仿真技术在机械制造行业的运用，探析其运用方法，目的是为了提升机械设计制造的效率。

关鍵词：仿真技术;机械设计制造;具体应用

1  引言

在当前机械工程计算时，要想对多种复杂系统进行设计、分析与实验，对操作中存在的问题进行解决，都需要将仿真技术引入其中，对系统实际特质进行分析。通过仿真技术完成初始设计，构建虚拟样机，为虚拟系统仿真实验的开展提供更多便利，还有助于系统运行的监测和优化。在机械制造过程中，该技术的应用可使制造成本与质量均得到有效优化，是一项科学的、理想的工程技术。

2  机械设计制造行业中仿真技术的作用

简单来说，仿真技术就是设计人员利用相应的软件构建和其相匹配的数据模型，并将计算机当作主体，全方位的探究其自身的各类功能参数，最后确定出更为科学合理的设计方案。这和我国传统所应用的设计方案进行比较，仿真技术的安全可靠性会更强，且使用的灵活性也会比较高，同时还可以有效地减小各类资金费用的投入。制造损耗的时间也在不断的下降，因为该项工艺技术无法制造实物，所以仿真技术也被称之为虚拟样机技术，该项工艺技术的安全可靠性比较强，不存在任何的破坏性，可以重复性的使用，同时企业不会受到地区以及气候条件等因素的影响，所以仿真技术被广泛地投入到了我国的机械设计制造领域当中。现阶段，我国机械设计制造行业的发展速度十分的迅猛，其系统设计也变得更加的多元化，数据信息量呈现不断扩张的趋势，这就导致其在实验的过程中会遭遇各类问题的影响，所以必须要以现实设计需求为基准，合理的构建计算机模型，之后再开展仿真的实验工作，探究其各类参数的性能，设定好制造的方案。相关的工作人员依据其设计方案，构建和其相匹配的虚拟样机，这样就可以使得其在不同假设条件下都可以完成虚拟实验工作任务，其不管是设计方案，还是改善方案，其工作难度都会比较大，但是使用该项技术可以进一步的确保其计算结果的精确性，同时还可以从根源上提升研发的质量以及工作效率，进一步的减小研发的资金。如图1所示为新能源汽车设计中的仿真技术应用。

3  仿真技术在机械设计制造中的应用

3.1  结构设计中的应用

机械设计制造是一个非常繁琐的系统，其内包含很多细小的配件，它们均不是独立存在的，必须相互配合才可以实现机械操作。所以，在此进程中，必须对各个繁琐的构件展开组装。在进行结构设计的时候引入仿真技术，能够让其尺寸以及结构更加精准，推动各个结构配件组合更为流畅，保证设备的稳步运转。而且，面对不一样的结构件，必须挑选更加合理的设计方案，确保整个系统能够协调，让后期检修更加方便。该环节的工作重点在于确保各个构件的精准运转，在接受设计环节引入仿真技术，能够改善模拟实验的效果，搭配出多个结构设计，依托调试、运转的方式，保证整个结构设计处于最佳的状态。假如想让机械设备内部的配件处于最科学的状态，必须确保核心构件比如齿轮等变得更加精准，大多数机械设备的运转是依托齿轮完成的。

3.2  齿轮设计中的应用

进行机械设计制造的时候，齿轮不但是基础零件，而且占有重要地位，对于产品的性能和应用质量都有重大影响，甚至对机械制造的整体品质也有一定关系。将仿真技术引入其中，能够模仿齿轮的传动模式，确保齿轮运转正常。而且利用该技术，能够明确齿轮转动指数，依托精准的数据解析促进齿轮设计更加满足机械使用需要。

3.3  计算复杂数值中的应用

伴随计算机技术的升级，它对机械工程所造成的影响更加突出。之前设计制造过程中的难题大多能够依托计算机仿真技术来解决，还可以让机械计算更加简化，压缩计算时间，避免反复操作，确保繁杂数值计算所得数据更加精准。在设计的过程中必须引入各种数据，通过仿真技术能够提高数据处置的速度，让产品变得更加精准，改善设计效率。引入仿真技术能够推动数据解析更为简洁，层次更为鲜明，能够避开人工操作引起的失误，提高产品结构指数的精准性，让相关数据更为可信。开发一个机械产品，其大约包含如下6个步骤：“设计概念-初步设计-补充细节-模拟实验-修正更改-重复修正”，直到契合产品需求。而对产品展开动力仿真，可以缩短研发时间，省去部分机械原料，对产品构成的刚度、强度等指数也能够及时解读，继而凭借计算获得机械疲劳所造成的威胁等。

3.4  加工研究中的应用

机械加工有两个程序，一是制造生产，二是计算机操作，凭借计算机找出其内部的原理，给机械加工奠定坚实的理论基础。进行数控加工的时候，能够运用计算机技术来完成数据模块的加工，产生对应的数据图形信息，对之进行调控转变，设计出可用的加工指数。磨削加工的时候，随着时间轴的调整构建模型，预先检测磨削的指令活动，联系计算机仿真获得可用的方案，这一过程不仅是虚拟的，也是自动化加工的前提。铣削加工的时候，应当先建好铣切削的模型，明确这一活动所需的要件，得出其原理。而在电火花的切割过程中，应当利用计算机构建曲面加工模型，让电火花的技术更加精准。

3.5  机械设备设计中的应用

在针对矿山机械进行设计制作的时候，它和大型机械设备比较接近，因为其规模较大，构成繁杂，零件较多，制造程序也极为繁琐，造成生产过程中经常发生设计人员搭配零件出错的现象。设计人员无法一次将所有零件配置完备，造成必须修正原本的机械零件，甚至导致零件被毁，延长生产期限，给企业造成巨大的经济损失。应用仿真技术，能较好地解决上述问题，加快了生产速率，压缩了操作和生产进程中的成本。而且，在虚拟的过程中检测装配和环境，对设备运行进行直观检测，降低了返工率，确保了产品的品质。

4  结束语

综上所述，现阶段，企业的经营规模不断拓展，现代化工业技术得到飞速发展，各个生产工艺、流程日益复杂，急需将自动化技术、仿真技术等应用其中，使设计方案得以完善和优化，尤其是在机械设计与制造方面，更应积极引入仿真技术，使机械产品的设计质量和制造效果得到显著提升。

参考文献：

[1] 赵岩.仿真技术在机械设计制造过程中的应用[J].南方农机，2019，50（21）：29.

[2] 王正铎.浅析仿真技术在机械设计与制造中的应用[J].电子元器件与信息技术，2019（3）：95～98.