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中国科技期刊数据库 工业 A 176 关于仿真技术在机械设计制造过程中的应用 李 丁 湖南神斧集团向红机械化工有限责任公司，湖南 岳阳 414100 摘要摘要：仿真技术是一门与现代科学技术相结合的科学，具有很强的综合性。仿真技术在机械加工制造中的应用，对于进一步优化机械加工结构，提升工艺水平，提升产品质量具有积极的意义。本文主要介绍了计算机仿真技术在机械设计与制造中的应用，讨论了其应用特点、具体应用及发展趋势，希望能对计算机仿真技术的应用起到一定的借鉴作用。关键词关键词：仿真技术；机械制造；应用 中图分类号：中图分类号：TP391 与其他新技术相比，仿真技术是一门综合性很强的技术，是一门融合了多种计算机技术的先进技术。在仿真技术中引入计算机技术，可以使仿真结果的虚拟化，从而有效地降低了制造成本，提高了制造效率，提升了制造水平，推动了计算机技术的发展。1 仿真技术在机械设计制造过程中的特点 1.1 作用范围广泛 自其诞生之初，仿真技术便以惊人的速度蓬勃发展，如今已在多个行业中扮演着不可或缺的重要角色。其中，在机械设计制造领域，其运用范围十分广泛，主要包括了产品设计、加工以及试验等环节。在机械设计制造的全过程中，涵盖了从产品设计、制造到最终测试的各个环节，这一应用范围十分广泛。随着科技水平的进步和社会经济的高速发展，人们对于产品的性能提出了越来越高的要求，这使得仿真技术逐渐成为提高产品设计与制造能力的重要途径之一。在机械设计制造领域，仿真技术具有广泛的适用性，其积极影响包括但不限于产品质量、制造效率和技术水平，从而确保最终产品符合市场对质量的要求。随着计算机技术的迅猛发展以及仿真技术自身的不断完善，仿真技术在机械工程领域也越来越多地被人们所接受。当前，仿真技术的应用领域不断拓展，更加强调对仿真对象和目标的明确界定，以确保其在研究制造系统中得到有效的运用。1.2 集成性属性 随着计算机仿真技术在机加工制造业中的运用，其所表现出来的特征也越来越明显。仿真技术本身是一种多种技术的综合呈现，它的复杂性比较高，实际上它可以对各种类型的产品和各种类型的制造工业进行模拟。而其整合性又使仿真技术在加工制造业中的应用更为广泛，这对于加工制造业的发展具有积极的影响。1.3 分布特性 随着网络技术和计算机技术的不断进步，仿真技术的分布式特性得到了更为广泛的拓展。将仿真应用到机械制造领域，能够为机械生产提供有效的帮助。通过对仿真技术的操作过程进行深入分析，我们不难发现，为了充分发挥其作用，必须借助虚拟网络和制造技术的支持，同时结合理论和图形分布特性，以提升仿真技术在机械设计和加工中的效能，从而更好地保障设备的品质。2 仿真技术的实现 2.1 创建模型 为了使仿真技术得以实施，需要进行相应的建模工作。根据相关部门所要解决的问题，或者是设计制造目标，构建模型的前提是问题的提出，没有一个模型是无中生有的，它都是在问题的基础上构建起来的。而且，在构建模型时，都要给模型加上一个边界条件和约束条件，相关的工作人员还需要具有一定的科学知识和分析应用能力，将科学知识与模型构建相结合，用数字的形式清楚地表达出自己的意图，其核心就是数学模型。按照时间的关系，数学模型可以被划分成两种类型，一种是静态模型，另一种是动态模型，在这两种模型中，动态模型又被划分成连续时间、离散时间以及混合时间，其中，在连续时间和离散时间的建立上，主要是基于系统状态的描述和方式。中国科技期刊数据库 工业 A 177 2.2 变换模型 将抽象的数据和参数转化为计算机处理的形式，需要使用不同的算法和计算机语言，这是计算机仿真技术的核心之一，即模型的变换。在实际的仿真模型变换过程中，设计人员不仅可以根据自己的需求和需求对模型进行研究，还可以开发出一个新的系统，并将其直接应用于现有的仿真软件中。2.3 实验模型 经过一段时间的模拟实验，设计人员将所建立的仿真模型输入到计算机中，从而获得了丰富的实验结果。仿真实验的目的就是为了验证理论分析和设计方案的正确性，从而达到提高工作效率，缩短研制周期的目的。由于试验按照既定的顺序进行，因此在试验过程中，模拟试验并不是一项棘手的任务。但是，对于模拟试验的结果，必须建立一套度量标准，设计者必须对试验结果的正确性和正确性进行分析，而当前市面上比较常见的两种检验模拟试验结果可靠性的方法是：置信信道法和逆向验证法。3 仿真技术在机械设计制造过程中的应用 3.1 机械结构设计应用 一般而言，机械产品的构成要素多种多样，其构造异常复杂。在机械产品中需要有多个零部件之间的相互配合才能完成机械产品的整体性能，从而确保整个机械产品能够正常运转。在进行机械设计和制造时，必须全面考虑不同部件的组合构成，以确保在设计层面上能够实现不同部件的组合设计，并通过部件之间的相互作用来实现机械产品相关功能。此外，还需要对零部件之间的相互作用力进行分析计算。在计算机仿真技术的支持下，上述工作得以顺利展开。在进行机械产品设计时，首先需要根据具体需求选择合适的零部件，然后按照一定的顺序将各个部分连接起来，最终形成一个完整的机械系统。通过运用计算机模拟技术构建的虚拟平台，能够实现对机械产品零部件的组合设计，并且支持在该平台上进行操作，从而协助设计师及时发现问题。同时也能让设计人员更加直观地了解到各个零部件之间的配合关系，以便于进一步改进设计方法。在进行机械产品设计内容的调整时，设计者可以通过对模拟模型参数进行调整，从而实现计算机模拟的优化。这样不仅节省了人力成本，而且大大提高了效率。此外，引入运动传送器、弹簧等辅助设备，可为设计者提供更加逼真的模拟体验，从而提升设计和生产的品质水平。3.2 齿轮设计应用 在机械装备中，齿轮及有关产品是不容忽视的一部分。大部分机械装置的传动部件，都需要齿轮的啮合和正常运转来实现传动目的。可以说，齿轮的设计、制造与使用对整个机械设计与制造过程都起着举足轻重的作用。采用仿真技术，对机械设计中齿轮设计的实际配合效果进行验证，并根据机械作用需求对设计方案进行调整和完善。因此，在机械设计与加工过程中，采用仿真技术具有重要意义。目前，尽管仿真技术已经具备了支撑齿轮端面模型设计和模拟作业的能力，但在不同的层面上，对于齿轮的正确性仍需进行评估。通过运用计算机仿真技术可将其功能发挥到最大程度，提高齿轮工作性能。此外，在机械设计和制造领域，仿真技术被广泛应用于齿轮方面，通过计算机设备计算圆弧针齿的运行轨迹，从而实现对齿轮运行和作用的高度还原和仿真。因此，运用仿真技术来辅助机械设计具有重要意义。此外，该模拟技术还可为研究和分析齿轮啮合过程提供有力支持。因此，缝针技术是一种新型的齿轮加工方法。挖掘缝针技术在机械齿轮的设计和制造中的潜在价值，将有助于提升机械齿轮的性能和品质，同时也将为机械加工制造行业的可持续发展注入积极的动力。3.3 计算复杂数值应用 机械设计制造，指的是使用机器来完成各种工艺作业。在 21 世纪的今天，计算机技术得到了持续的发展，为了能够更好地挖掘出更深层的原理，将计算机技术与之有机地结合起来，不仅在理论上得到了进一步的巩固，同时也在很大程度上提高了机器的工作性能。例如，在实际加工过程中，对数控技术的应用能够让系统进行自动计算，利用计算机技术，生成数据信息和图形，将计算机技术的辅助操作性能充分利用起来，并利用事先设定好的运行参数，在技术转换后，形成控制运行指令，以保证产品的正常生产。在实际的加工过程中，首先要利用仿真技术构建相关的数学模型，然后通过对磨削过程的模拟来调节机器的工作参数，以保证产品质量达到标准。因此，计算机仿真技术对磨削过程的虚拟化、优化和自动化具有重要的意义。同时，通过建立计算机仿真模型，基于变进给过程中的磨削功率变中国科技期刊数据库 工业 A 178 化，得到在特定工艺环节中使用的最优磨削方案。为了深入探究铣切削振动的条件和原理，建立了铣切削环节的动力学模型，并运用数字仿真技术开发了一款通用的切削振动仿真软件。在此基础上，通过实验验证了该铣刀设计方法的可行性与正确性，为进一步研究铣削力提供理论依据。构建一套多轴联动的计算机仿真模型，以评估电火花切割工艺的实施效果，并实现参数的最优化。3.4 在复杂机械加工应用 在这个阶段，企业的经营规模在不断扩大，现代工业技术在快速发展，各种生产工艺和流程变得越来越复杂。在机械制造领域，以机械加工作为生产的基础，利用仿真技术，可以更好地挖掘出机械加工的深层次机理，从而大大提高机械加工的质量和性能，为机械设计和制造提供足够的理论支撑。(1）在NC加工工艺中，NC 加工模块可以编写 CNC 机床上的部件的加工程序，并将生成的图形和数据等转化为控制命令，然后设定各种工艺参数。(2）基于磨削过程中的时变条件，建立磨削过程中的数学模型，提供磨削过程的自动化、优化和虚拟化条件。在不同的进给量下，磨削功率是不断变化的，利用计算机仿真技术建立数学模型，可以得到最优的磨削方案，并将其用于实际的磨削工艺。(3）在铣削的时候，要根据铣削的动力学原理，保证两个焊道可以相互交叠，交叠应该比焊道的宽度要大，通常是 1/3以上。(5）在焊接盖面的时候，要实时调节焊枪的摇摆，摇摆的角度不能比填充物小，摇摆到坡口两边的时候，要注意坡口的融化，保证熔池的边缘要比坡口两边的棱角要大，通常要超过 12mm，这样就可以防止咬边了。4 仿真技术在机械设计制造中的发展前景 4.1 仿真技术网络化 当前，互联网技术已经深入渗透到各行各业，为工业和商业生产带来了全新的发展和变革机遇。在工业领域中，互联网信息技术也得到了广泛应用，为其提供了更加广阔的发展前景，并有效地推动了我国经济快速稳定的向前发展。互联网信息技术在机械设计制造业中扮演着至关重要的角色，其影响力不可小觑。因此，必须要重视起计算机网络仿真技术，将其充分地运用于机械设计制造中。随着机械设计制造和应用的不断发展，计算机仿真技术将逐渐向网络化方向发展，借助计算机网络的支持，仿真技术能够获取更广泛、更丰富的数据信息，从而从根本上提高机械设计制造的质量水平。因此，本文主要研究计算机仿真技术在机械工程中的应用情况。针对机械设计制造中计算机仿真技术的应用，我们可以利用计算机网络技术实现远程网络控制，从而进一步提高工作效率，并对计算仿真结果进行更深入的优化。由此可见，计算机网络仿真技术能够为机械制造业提供更加全面的技术支持。因此，网络化平台将成为计算机仿真技术的新领域，其应用范围将进一步扩展，从而提高网络控制效果，发挥更大的作用价值，进而增强我国机械制造产品的适应性。随着计算机仿真技术和网络技术的不断深入，它已成为计算机仿真技术的一个重要发展方向。4.2 机械产品小型化 传统的机械产品体积庞大，体积庞大，已不能满足目前的实际生产需要。所以，在设计和制造机械产品的时候，要更加重视产品的轻量化和小型化，努力减少产品的体积，并使其具有最大的功能。在这种情况下，当仿真技术在机械产品设计制造中的应用时，将会发挥其自身的优势，帮助机械产品设计制造向小型化的方向发展。目前，机械产品向小型化发展已是大势所趋，小型化既可节省空间，又可扩大使用范围。但是，由于机械产品的尺寸越来越小，对其制造和加工过程的要求也越来越高。为了防止对产品的性能造成不良的影响，在使用计算机仿真技术时，将会有较高的自动化程度和较高的精度。一方面，它可以有效地提高机械设计的生产效率；另外，借助于计算机系统，可以对机械产品进行精确的模拟，从而推动机械产品向微型化的方向发展。4.3 仿真技术智能化 近年来，随着计算机技术的发展，智能已逐渐成为一个热门话题。与其他行业相比，机械制造行业的工作流程比较繁琐，而且有较高的重复率，在这样的情况下，很容易耗费大量的人力、物力和财力。智能化可以取代部分高重复率的工作，实现人力的解放。而人工智能则是一种能够模拟人思维的机器人，能够让机械的设计更加精确，从长远来看，这种技术的发展，将会大大减少人力的消耗。仿真技术是基于人的思想，对生产过程进行仿真，能够有效提高机器的智能程度。不过人工智能也不可能代替人类的思考能力，机械工业需要的就中国科技期刊数据库 工业 A 179 是能够驾驭这一项技术，不能因为这一项技术而被束缚住手脚。在今后，人们对于机械产品的使用将会有一个飞跃式的增长，如果不能提高机器的智能化和制造的效率，将会被市场所淘汰。而仿真技术的发展，也需要与人工智能相适应，才能推动工业的发展。5 总结 机械设计制造是一项高度复杂和系统化的过程，为了在设计制造过程中降低成本并提高效率，必须高度重视计算机仿真技术的应用。在机械制造中应用计算机辅助设计与仿真软件，不仅能优化设计方案，而且还能够保证设计数据的准确性和合理性，为企业创造更高的经济效益。通过明确的设计要求和参数设定，对机械产品进行模拟运行，能够提前发现潜在问题，从而有效提升机械产品设计的质量水平，降低整体生产加工成本，推动机械产品生产加工制造行业的发展。参考文献 1杨佳.基于计算机仿真技术的机械设计制造研究J.河南科技,2019(25):86-88.2梁矗军.计算机技术在机械设计制造自动化中的应用分析J.内燃机与配件,2019(23):232-233.3路毅,郭强,施政文.仿真技术在机械设计制造中的应用前景J.内燃机与配件,2017(15):55-56.