仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造過(guò)程中的應(yīng)用

姜煜林

摘要：仿真技術(shù)作為一門(mén)融合了諸多科學(xué)、理論的綜合性技術(shù)，有著極大的應(yīng)用價(jià)值。而本文就主要以仿真技術(shù)研究對(duì)象，對(duì)仿真技術(shù)進(jìn)行分析，探討將這一技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域中的意義，然后探討仿真技術(shù)可以應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的那些方面，旨在為相關(guān)研究人員提供參考。

關(guān)鍵詞：仿真技術(shù)；機(jī)械設(shè)計(jì)制造；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；機(jī)械加工

前言

伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們提高了計(jì)算機(jī)的利用率，這種情況下，各種新型的計(jì)算機(jī)技術(shù)被研發(fā)出來(lái)，而仿真技術(shù)就是其中非常重要的一種技術(shù)。虛擬仿真技術(shù)是一門(mén)基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，并融合了多門(mén)學(xué)科及理論知識(shí)的綜合性技術(shù)，將其應(yīng)用在機(jī)械制造領(lǐng)域中，極大地提高了工作效率，在此情況下，更應(yīng)重視技術(shù)在這一領(lǐng)域的應(yīng)用，并對(duì)其應(yīng)用展開(kāi)研究，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1仿真技術(shù)概述

仿真技術(shù)是一種建立的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)基礎(chǔ)上的技術(shù)，這種技術(shù)往往不需要進(jìn)行實(shí)物制造，也被稱(chēng)為是虛擬樣機(jī)技術(shù)。具體來(lái)說(shuō)，仿真技術(shù)是相關(guān)設(shè)計(jì)者利用計(jì)算機(jī)軟件，在網(wǎng)絡(luò)虛擬空間中建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，然后通過(guò)對(duì)模型的動(dòng)態(tài)性能參數(shù)進(jìn)行分析，不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而達(dá)到最優(yōu)的設(shè)計(jì)效果，與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)相比，這種虛擬仿真設(shè)計(jì)更加安全可靠、便捷靈活，同時(shí)還可以節(jié)約對(duì)時(shí)間和成本的使用，另外，仿真技術(shù)設(shè)計(jì)方式不受時(shí)間、地點(diǎn)和環(huán)境的限制。

2仿真技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的意義

首先，在機(jī)械制造行業(yè)中，借助仿真技術(shù)可以快速地建立各種相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，利用模型對(duì)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行分析，便于制定各種優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。這種方式與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式相比，不僅具有更高的安全、可靠、靈活性，而且還可以減少設(shè)計(jì)中對(duì)時(shí)間、資金成本的使用，極大地提高了設(shè)計(jì)工作的效益，同時(shí)也為機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)帶來(lái)了更多的經(jīng)濟(jì)效益。

其次，隨著現(xiàn)代制造行業(yè)的設(shè)計(jì)復(fù)雜性提升，很多機(jī)械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也越發(fā)復(fù)雜，設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)涉及到大量的數(shù)據(jù)，這就在一定程度上增加了設(shè)計(jì)的困難性，也帶來(lái)了一些設(shè)計(jì)制造難題。而在利用仿真技術(shù)后，借助建立的模型，分析相關(guān)的性能參數(shù)，可以設(shè)計(jì)出合理的方案，減少了設(shè)計(jì)中存在的各種問(wèn)題，同時(shí)也降低了設(shè)計(jì)的難度。

最后，在機(jī)械設(shè)備制造的初期，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員利用仿真技術(shù)建立仿真模型，便可以進(jìn)行不同的實(shí)驗(yàn)，并在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中不斷對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，不僅增加了設(shè)計(jì)的精確性，而且還提高了研發(fā)的質(zhì)量和效率，減少了機(jī)械設(shè)計(jì)制造企業(yè)對(duì)成本的使用，使其獲得了更多的效益[1]。

3機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域中仿真技術(shù)的應(yīng)用

3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)制造的設(shè)備，要想實(shí)現(xiàn)正常穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)涉及到大量的機(jī)械結(jié)構(gòu)，因此，必須要做好對(duì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作。在使用仿真技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，首先，需要確定機(jī)械各個(gè)零部件的性能、不同零件間的協(xié)調(diào)性以及最佳的組合方案等，這些可以利用仿真技術(shù)建模模擬。其次，利用市場(chǎng)中的大型三維軟件作為模型仿真平臺(tái)，根據(jù)虛擬設(shè)計(jì)裝配結(jié)果，演示設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬，找出不足之處，適當(dāng)進(jìn)行修改。最后，在模擬運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員可以從任意角度進(jìn)行觀察，檢查仿真模型運(yùn)行時(shí)是否存在運(yùn)動(dòng)干涉問(wèn)題，一旦發(fā)現(xiàn)及時(shí)進(jìn)行解決。

3.2機(jī)械加工

仿真技術(shù)是現(xiàn)代化機(jī)械制造行業(yè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，具有極大的使用價(jià)值，尤其是在有高度復(fù)雜性的機(jī)械設(shè)計(jì)加工中，可以通過(guò)建立虛擬模型，幫助機(jī)械設(shè)計(jì)者理清設(shè)備的深層次機(jī)理，提高了設(shè)計(jì)的效果，同時(shí)也提高了機(jī)械制造設(shè)計(jì)的性能和水平。比如說(shuō)，在進(jìn)行數(shù)控加工過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員利用仿真技術(shù)編寫(xiě)機(jī)床的加工程序，然后將程序轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^的圖形信息，設(shè)計(jì)者根據(jù)這些圖形可以很容易的實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)參數(shù)的設(shè)置、修改和調(diào)整，與傳統(tǒng)的加工方式相比，極大地提高了加工的效率。再比如，在進(jìn)行磨削加工時(shí)，考慮不同的磨削時(shí)間建立相應(yīng)的模型，對(duì)機(jī)械設(shè)備磨削的質(zhì)量和性能進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，并進(jìn)行適當(dāng)修改，有助于提高磨削設(shè)計(jì)的效果。

3.3數(shù)值計(jì)算

隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)設(shè)備的性能逐漸提升，同時(shí)也具備了更多的功能，極大地提高了技術(shù)使用的效率，可以將其使用在很多復(fù)雜問(wèn)題的處理環(huán)節(jié)中，而將其使用在機(jī)械制造設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，不僅可以簡(jiǎn)化計(jì)算的難度和層次，而且還可以減少計(jì)算的時(shí)間，降低計(jì)算過(guò)程中操作的復(fù)雜性。一般來(lái)說(shuō)，機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品的制造規(guī)過(guò)程是“產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)-初步產(chǎn)品設(shè)計(jì)-詳細(xì)設(shè)計(jì)-設(shè)計(jì)建模-模擬實(shí)驗(yàn)-優(yōu)化調(diào)整-確定設(shè)計(jì)”。將仿真技術(shù)應(yīng)用在這一環(huán)節(jié)中，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行動(dòng)力仿真，便于相關(guān)的設(shè)計(jì)人員根據(jù)建立的模型，及時(shí)了解產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和協(xié)調(diào)性等方面的參數(shù)，并且設(shè)計(jì)人員可以隨時(shí)對(duì)各項(xiàng)數(shù)值進(jìn)行計(jì)算調(diào)整，提高了設(shè)計(jì)的合理性[2]。

3.4齒輪設(shè)計(jì)

齒輪是機(jī)械裝備的重要零件，加強(qiáng)對(duì)此輪的設(shè)計(jì)對(duì)保證機(jī)械的制造性能具有極大的幫助。利用仿真技術(shù)，使用Visual Lisp語(yǔ)言對(duì)機(jī)械設(shè)備齒輪的端面進(jìn)行建模仿真，建立相應(yīng)的仿真齒輪模型，可以從任何一個(gè)角度對(duì)產(chǎn)品的性能進(jìn)行評(píng)估，極大的調(diào)高了機(jī)械設(shè)計(jì)評(píng)估的效果，有助于優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)。同時(shí)使用仿真技術(shù)還可以展開(kāi)對(duì)圓弧齒行星的仿真，仿真時(shí)主要是通過(guò)計(jì)算相應(yīng)的仿真觸點(diǎn)參數(shù)，建立仿真模型。另外，仿真技術(shù)還可以應(yīng)用在齒輪泵的設(shè)計(jì)中。

結(jié)論

基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的仿真技術(shù)，將其應(yīng)用在機(jī)械的設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域，不僅改變了行業(yè)的傳統(tǒng)的發(fā)展模式，而且還優(yōu)化了工作中的效率，提高了機(jī)械制作的數(shù)字化、精準(zhǔn)化和職能化水平，極大的提高了機(jī)械設(shè)計(jì)制造的工作效率。因此，就需要加強(qiáng)對(duì)這一技術(shù)的研究，了解其發(fā)展前景，將其應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)

[1]劉永勛，王利博.仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用[J].決策探索（中），2018（09）：56-57.

[2]黃少華.虛擬仿真技術(shù)在礦山機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用和前景[J].世界有色金屬，2018（03）：43+45.

（作者單位：西藏玉龍銅業(yè)股份有限公司）