仿真技术在机械设计与制造中的应用

徐大帅

郑州理工职业学院 河南省郑州市 475000

1 引文

机械行业是传统的高能耗行业，如果能够把仿真技术运用其中，就能有效提升工作效率，减低制作成本，推动整体行业朝着智能化和现代化的方向发展。站在我国经济发展整体实力的角度，机械设计行业和仿真技术的结合能够得到不错的提升，实现互利双赢。目前为止，机械制造和设计的产品已经在人们的日常生活中广泛运用，比如交通工具，电器产品，日用品，这些都属于机械制造与设计的范畴，如果能够把仿真技术与机械设计传统技术相互结合，就能推动人民群众生活质量的进一步提升。

2 仿真技术在机械设计与制造中的应用特征

把仿真技术运用在机械设计制造行业之中具有多方面的特征，传统的机械设计制造行业必须要依靠人脑的构思进行手动绘图，这样才能让设计师的想法呈现在图纸之上，针对图纸制作出相应的产品。这种传统的工作方式具有较高的工作能力要求，工作人员会感觉到压力较大，并且在实际操作的过程中容易出现这样或那样的错误，降低了工作质量和工作效率。同时传统的机械设计制造在工作方式上必须要加强准确性检验，浪费时间，减低功效，同时还有可能加大成本的支出和投入。近些年来随着我国现代科技的不断发展和进步，计算机绘图科技开始广泛的分布，在多个领域之中运用仿真技术能够检测机械设计制造产品的合理性，提高应用效果，确保设计的精准程度。同时计算机仿真技术的使用能够在多个领域展开跨区域协同，对同一款产品展开跨时空的交互设计，极大的整合了空间资源，推动了机械制造设计行业的整体运行与发展。

当前阶段，随着我国互联网科技分支的不断发展，物联网技术、人工智能技术、大数据技术等都对人们的生活起到了重要的推动作用，各行各业的发展已经离不开互联网的助力，因此仿真技术也背靠着互联网科技的支持走到了今天。现如今世界经济格局呈现出多元化的发展趋势，互联网科技的普及能够帮助不同地区的制造产业相互交流、相互学习，提高机械产品的适配程度和普适性，而仿真技术的加入和渗透能够帮助不同国家、不同地区的人员展开共同实际操作，对有关参数进行共同分析和修改，发现设计难点和设计错误可以及时交流，全面提高了机械设计工作的质量与效率。具体而言，仿真技术在机械设计制造领域中运用具有以下几个方面特征：第一个特征是分布性特征。软件和计算机其他科技相互结合可以有效的对机械制造的仿真技术进行分布性体现，这是因为仿真技术可以运用在虚拟的互联网之中，帮助设计人员展开跨区域的共同制造与设计，对产品中的不同参数展开认真修改，仿真技术的使用具有较高的分布性特点。

第二个特征是分布范围比较广阔，对于机械设计制造行业来说，仿真技术的运用能够推动整体行业的进步和发展，仿真科技的运用并不是即时性的也不是短暂性的，它可以渗透过程始终，贯穿到机械产品的设计、测试、制造等多个环节，联通头尾。在机械产品的设计与制造中仿真软件和仿真技术可以把工作人员的想法切实转换出来，制作成与最终产品相似度比较高的三维模型。设计人员通过三维模型的观察和计算能够仔细察看产品结构是否合理，在软件测试的过程之中仿真技术能够帮助工作人员进行数据导入和参数设计，同仿真软件相互结合，测试机械产品的多种性能并展开模拟计算。在实际的机械产品设计与使用的过程之中，仿真技术的运用范围较为广阔，工作人员可以对产品的结构以及受理情况展开实时测算，帮助设计人员在工作中提高工作效率和工作质量。

第三个方面的特征是集成化特点。机械设计制造行业运用仿真技术最为明显的特征就是集成化特色，仿真技术和仿真软件的全面使用能够通过虚拟的三维方式构建机械设计制造的全过程，包括生产制造过程和产品的研发过程。除此之外仿真技术拥有多种类型的实践方法，因此表现出不一样的特征是非常正常的。

3 仿真过程的实现步骤

仿真技术在机械设计制造领域的运用可以体现在以下三个方面进行实现：第一个方面是建立模型的步骤，在机械设计制造的过程之中若要提高仿真技术的普及效率，最重要的就是要对约束条件进行设计，对有关的程序进行参数编辑和设定，再根据具体的项目目标以及参数有针对性地编制相应的仿真系统，等待仿真系统建立完毕之后，有关的科技人员需要根据有关定律进行系统完善，让仿真系统具有数字化的集成功能，这就需要在整体过程中贯彻数学模型。一般来说，数学模型的贯彻可以分为动态模型和静态模型两种，具体如何选择要根据时间的不同来确定。研究人员可以对动态的模型进行细致划分，将其分为混合时间、离散时间和连续时间等三种不同的类型。

第二个方面，仿真技术的运用实现需要借助变换模型来达到，指的是把初步的模型在数学表达式的加持之下进行变形和进化，变成计算机可以精准识别的样子。这一过程运用的是计算机的语言和算法，也打下了仿真技术的基础，制造了仿真模型。

第三个方面是模型的实验过程，对模型的实验也是实现仿真操作的关键步骤，通过计算机的运行模式对模型进行仿真模拟得到相应的仿真效果，建立模型。这一过程能够为后续模型的建设实验打下基础，按照预定的步骤进行展开操作，相对较为简单。尤其要注意的是，在仿真结果的后续检测过程之中，工作人员可以对设备进行反向验证，采用置信通道法查看仿真技术能否正常操作。

4 仿真技术在机械设计与制造中的应用价值

我国的机械设计制造行业拥有多年的发展历程。随着现代化进程的加快，机械设计制造水平变得更加成熟，呈现出多元化的发展趋势，我国经济的发展也对世界经济的格局有重要的推动，目前全球消费体系开始重新大洗牌。伴随着经济全球化趋势的不断深入，社会导向更加多元化，无论是在工业生产还是在生物科技又或者是在军事领域等多个方面，仿真技术都能够大显身手，崭露头角，发挥其自身的优势和价值。仿真技术在多门领域的运用能够解决实际问题，防止运用其他的技术消耗大量的成本和资金保证技术，尤其适合运用在建模和软件的设置之中。目前仿真科技已经成为众多工作者的工作载体，能够显著提高机械设计的实际应用效果，对机械运行的情况和状态展开精准分析，让计算机数据和参数得到正确的处理，提高机械设计和运行的整体效能。从另外一个角度而言，仿真技术可靠性较强，在使用的过程中具有较强的灵活性，不用投入过大的资金和成本，也不会对原有的设备造成破坏。目前为止制造业的高耗能情况日益严重，为了解决这一情况，做到节能减排，可以加入仿真技术进行渗透，促进机械系统和设计程序变得更加多元化、轻量化，防止企业受到外界环境的影响造成经济损失。仿真技术的运用一定要以现实需求为准则，打造合理的3D 模型，设计各种类型的参数调控及性能，展开仿真实验工作，加强机械设计方案的编制和制作，避免数据信息体量异常增长。

除此之外，工作人员也可以根据原有的设计方案在假设的条件之下打造与其相匹配的虚拟模型，完成虚拟实验的工作任务。但是还要注意仿真技术在实际运用时具有较大的难度，无论是在机械设计中还是在机械制造的方案整改中，仿真技术可以从根源上提高工作质量和工作效率，让机械加工产品更加具有精确化程度，减小了研发的资金投入。如果能在机械设计制造领域利用仿真技术，就可以通过虚拟软件的模拟，加入不同的施工方案进行选择，在完成虚拟的假定实验之后达到全面提高工作效率的整体目的。仿真科技的使用能够确保机械设计制造的品质达标，全面提升计算机的运行精准程度，降低成本投入，促进机械制造行业得到稳定持续的发展与进步。

5 仿真技术在机械设计与制造中的应用

5.1 在机械结构设计中的运用

把仿真技术运用在机械设备的设计和制造之中必须要依靠完善的系统运行作为保障，把不同的零件及结构综合起来，完成设备之间的相互转换。但是机械设备在投入使用的过程之中一定要确保协调性，才能让各个零件部件相互配合，相得益彰。工作人员要进行仿真技术的运用时一定要展开提前模拟，试探出机械设备中是否存在不足之处和缺陷，相互配合，挑选出最佳的使用方案，让每个零件设备都能够各司其职，发挥出自身的作用，确保系统能够顺利投入到生产中。为了更好的提升仿真技术的功能性，我国要加强对三维设计理念的优化，增设不同类型的设计理念和实用功能，再根据不同类型的运行技术对结构运动展开模拟，以仿真运动学为学科基础，全面提高软件的运行便捷程度。工作人员要对机械设备的运行性能展开随时随地的观察，从不同的角度探查结果对机械设备的不同运动性能进行检测，根据不同的设计理念提升结构设计的实用功能。

5.2 在齿轮设计中的使用

齿轮设计也是机械设计制造领域的重要运用环节，仿真技术加入其中可以根据圆弧形的运动轨迹展开统筹，利用计算机的计算与设计功能，对星星的实际运动轨迹展开模拟，提升仿真的逼真程度。同时在构建仿真模型的过程中，为了达到真实的仿真效果也可以加强仿真技术的渗透和使用，在齿轮运行的表面建立轨迹模型，对各种类型的技术应用程度展开效果统筹与分析，从多元化的角度评估其运行的效果。工作人员要加强仿真模拟的项目统筹，以实用性为基础加强不同科技手段的相互融合。在所有的步骤都完成之后，要加强对影响因素的深入探查分析，齿轮传动的接触点之所在，根据实际情况设计运行参数，对正交齿轮的运行参数进行确定，让工程的设计目标得以达成。

5.3 在数值计算中的运用

机械设计制造领域的数值计算环节非常关键，它关系到设计的准确性和实用价值。机械设计制造本质上就是利用机械展开加工和操作，进入到新世纪以来，随着我国信息科技的分支不断发展，为了全面挖掘计算机技术的原理，实现多种技术分支的有效融合，有关工作人员需要夯实基础，全面提高计算机机械的运行效能。在实际加工与生产的环节之中，仿真技术与数控技术的使用能够对系统参数展开自行匹配和运算，全面开发计算机科技的潜能，产生各种类型的数据信息和图片内容，发挥计算机辅助技术的操作功能，对运行参数进行预先设定，加强技术转换，形成控制运行的指令，让机械设计制造的产品能够正常的生产和运用。在实际的加工环节，有关工作人员可以初步预测实际产品的品质，预先采用仿真技术构建三维模型。在切削过程完成之后进行参数的模拟，确保品质合格可以投入下一阶段的生产，从这里可以看出采用仿真技术能够为机械设计制造领域的精细化作出贡献，提升虚拟化和自动化的支撑。有关工作人员可以通过计算机软件构建仿真模型，根据切削过程的变化量获得最优的切削方案，也可以利用数字仿真技术开发仿真通用型软件和模型，对参数实现最优化的运用效果。

5.4 运用在数据处理工作中

目前机械设计制造行业的整体复杂程度开始不断的提升，所需要设计的对象和零件都开始变得多元化，提高了整体设计的发展速度。在产品设计环节需要加强大量数据的分析和统筹，这一环节就有可能会影响到机械设计制造的实验准确性，机械设计要针对行业和企业的生产标准测算其工业产量，在按照行业的不同发展状况展开全面的设计。站在工业设计指标的层面上来说，数据体量的不断增多会给仿真技术的使用带来难度。仿真技术需要分析机械的组成部件和运作机理在对各种参数性能进行全面掌控的情况之下，加强对计算机系统的融合，确定最终的设计方案，在虚拟创建完成之后，工作人员就可以展开虚拟实验，把仿真技术和机械设计制造领域的全过程相互结合，在信息技术分支的配合与推动之下改进数据模型，推动产品研发的过程顺利进行，让数据更加精准。

5.5 运用在大型设备的设计过程之中

对于大型或中型设备的设计和制造而言，这些设备的体积较大结构相对来说较为复杂，因此在机械当中包含了大量的零件和部件。制造过程和设计过程相对来说难度较高，实际上在大型中型机械设备的生产与设计过程中，有关工作人员在配置零部件的时候问题频出，这一环节也是最容易出现故障的环节，究其根本原因是工作人员无法快速短时间之内配齐所有的零部件，由于零件之间的协调性问题和不匹配问题，导致大型机械设备经常容易出现运行的故障，继而引发生产效率下降的问题，这一现象如果不加以调整，将会给企业的运行带来一定程度的经济损失。这时如果能够把仿真技术和大型机械设计相互结合，就能够缓解这一现状，工作人员可以对零部件的规格以及其他的参数设置进行提前的研究，全面提高生产的效率，对资源进行节约，在虚拟的环境之下，仿真科技能够检测机械设备内部的零部件情况以及各个零件之间的装配情况，对机械设备的具体运行状态进行查看，起到节约成本的效果，防止误操作带来的二次重复，节约时间，提升机械设备的实际使用质量。

6 结语

把仿真技术运用在机械设计与制造过程之中具有多方面的优势，仿真技术的渗透能够为机械设计与制造领域带来诸多的便捷性，提高了整体行业的发展速率。工作人员可以把仿真技术运用在机械结构设计、齿轮设计、数值计算、数据处理等不同的工作之中，还可以直接把网站技术和大型设备的设计生产过程相互联合，提高其整体的运行效率，推动行业发展。