仿 真技术在机械设计制造中的应用探讨
华创天元实业发展有限责任公司，河北 · 廊坊 065001
摘要：仿真技术的应用弥补了传统机械设计制造的不足，论文主要结合仿真技术探讨当前机械制造的具体形式，希望能够为相关工作人员提供一些有效的建议和参考。
ABSTRACT: The application of simulation technology makes up for the deficiency of traditional mechanical design and manufacturing. This paper mainly discusses the specific forms of current mechanical manufacturing combined with simulation technology, hoping to provide some effective suggestions and references for the relevant staff.
关键词：仿真技术；机械设计；机械制造
Key words: simulation technology; mechanical design; mechanical manufacturing
1 引言
现阶段，在经济全球化不断推进的背景下，为保证机械制造行业能够得到长期稳定的可持续发展，企业必须要具备一定的前瞻性，紧跟时代发展步伐，不断向全球化方向推进。而计算机技术在机械制造行业中的应用不仅满足现阶段的发展需求，同时还为未来的发展奠定重要基础。
2 相关概述
2.1 机械设计制造及其自动化特点
相比传统机械设计制造而言，自动化是现代机械设计制造的最为本质区别。机械设计制造及其自动化能够将多种科学技术有效结合，机械设计制造及其自动化并不是单纯的技术叠加，而是集中体现各项科学技术。在机械设计制造自动化设计过程中，对输出端的相关产品做出更高功能要求，继而将生产活动归纳到计划之中，此时对机械产品也有着更为精细化的要求。通过仿真技术对计算机加以修改，实现机械产品的高质量化。随着自动化发展趋势的日益明显，机械设计制造的微型特点也逐渐突出，例如，体积更小、能源消耗更少等。在现代化的工业生产之中，机械设计制造自动化技术具有效率高和精度高等特点，继而受到机械设计制造企业的高度青睐。
2.2 仿真技术的含义
从某种意义上讲，计算机仿真技术是虚拟技术与可视化技术二者的融合与延伸，借助计算机构建数学模型，从而实现对产品的仿真。该技术在机械设计制造及自动化中的应用，在很大程度上提高了机械产品在设计环节修改的便捷性。除产品设计方面以外，仿真技术在机械制造当中也发挥着重要作用，能够借助融合虚拟技术的特点实现模拟仿真实验，对提高机械制造企业产品质量奠定了重要基础。机械产品的整个制造过程中，设计环节不足之处较多，不仅成本高，并且修改也较为困难，而计算机仿真技术的应用，不仅能够将产品制造过程进行简化，并且还能够实时监控机械的运动情况，在一定程度上提高了机械设计的可行性和合理性。
2.3 仿真技术应用在机械设计制造的重要性
网络时代的来临，使得计算机技术得到了广泛发展，并且应用在各个行业中，对行业发展起到了极大促进作用。计算机仿真技术是一种虚拟样机技术，它指的是通过计算机，利用专门的软件进行建构模型，以不同动态钥匙和数据进行分析，免去了大量制造失误，这样不仅有利于节省时间和空间，而且还有利于节省大量成本，提高设备安全性和稳定性，对于设备改进和更新有很大好处。机械设计制造过程是极其复杂烦琐的，如果运用原始方式，就必须在每个环节中进行各种复杂系统设计和分析试验。如果在这个过程中出现错误，就必须消耗大量时间进行原因寻找，但是仿真技术加入后，通过构建仿真模型，就可以对整个设备及其系统进行分析，这种方式也有利于现实与虚拟之间的研究和测试，利于我们对系统进行监控和检测。总之，计算机仿真技术在机械设计制造过程中的应用，不仅降低了成本，而且提高了工作效率与整体设备质量[1]。
3 仿真技术在机械制造行业中的特点
3.1 分布性特点
仿真技术与计算机技术有效结合下，机械制造业对仿真的分布性特点非常明显。究其原因在于仿真技术与制造分布密切相关，仿真技术是由虚拟网络的支持下而建立的。仿真技术所应用的图形技术特点和传感器应用特点显著，因此，加强了仿真技术的交互性。
3.2 应用范围的特征
计算机仿真技术快速发展，使得各个行业及其领域都在广泛运用。仿真技术在机械设计制造过程中的运用，有着鲜明的特征。从设备产品设计，到最后的制作以及测试，仿真技术都能够贯穿其中。广泛的应用范围，也是仿真技术最重要的特点，这不仅能够保证设备质量，而且能够提高整体工作效率以及水平，为人们提供更好的设备以及产品。仿真技术在实际应用过程中，范围得到了扩大，在仿真对象和目的中也有着明确特征，已经向着研究制造系统不断发展，在各个方面都有所涉及。
3.3 集成化特点
机械设计制造行业中应用仿真技术的最为突出的特点之一就是集成化。仿真技术可形成有效的产品开发环境和产品制造环境，仿真类型具有多元化特点。
4 仿真技术在机械设计制造过程中的实际应用
4.1 用于齿轮设计的研究过程
在机械设计制造过程中，最基础的零件就是齿轮，但也是机械设计制造过程中最关键性的零件，所以说齿轮设计对于整个机械制造过程起到至关重要的作用，对于仿真技术构建也有很大的影响。仿真技术可以对齿轮进行传动仿真的研究，保证齿轮能够准确适合。另外，计算机仿真技术还影响着齿轮转动接触点参数，所以在具体分析过程中，一定要运用更加准确数据，保证齿轮泵研发设计更加符合设备需求[2]。
4.2 仿真技术在机械结构设计中的相关应用
机械系统是由各种不同的结构组合而成，因此，必须精确设计各个结构部件的精确度。现阶段来看，在机械的具体设计过程中，相关研究人员会先进行优化模拟试验，再对机械系统内的零部件或者相关结构等进行组合配置优化模拟设计，最终选择出最为理想的设计方案。采用仿真技术时，可应用大型三维设计软件，实现对机械机构的运动结构演示。机械设计工作人员可以从多个角度对运动结构加以仔细观察，如果出现运动受干扰情况时也可以进行有效调整，功能较多且使用便捷，因此，被广大设计人员所青睐。
4.3 数据加工仿真实验
数据加工技术对于现代制造业而言尤其重要，是一项核心技术之一。数据加工技术主要应用是利用数控机床实现，但由于数控机床在购买上需要大量资金，导致多数企业无法将足够的数控机床用于生产试验，只能在实操中不断揣摩，难以进行实际动手操作，导致对于数据加工技术理解不深入，无法起到实验目的。因此，可以在虚拟仿真技术中公关CAXA软件建立鼠标形式的数据加工实验，以有效满足技术人员对于数据加工技术的理解及应用。另外，机械传动过程中带传动机得以广泛应用，已在机械工程实验中逐渐成为基础实验课程。而带传动性能测试主要是技术人员利用对带传动中弹性滑动及打滑现象，分析其承载能力，并且利用观察得知数据描绘传动效率图形和传动弹性滑动图。通过虚拟仿真技术实行传动性能测试，无须使用发电机、电动机、转矩力侧杆及传感器等。主要实验硬件设施是以计算机为主，通过软件设计进行测试系统，其中带传动性能测试系统主要包括加载装置、数据采集卡、测力传感器等，通过传动实验中分析检测各种运动与动力，利用该系统准确绘制带传动弹性滑动曲线及传动效率曲线，并计算弹性滑差率与传动效率之间的关系。
4.4 减速器装备实验
减速器在机械设备中得以广泛应用，因此，减速器实验作为机械设计中较为基础的课程之一。常规的减速实验中，多数教师会将减速器带入课堂，并对其拆装，便于技术人员能够充分了解减速器工作原理、功能及内部结构。但是该实验将大量消耗资金，其实验不具备安全稳定性，其实验受多种因素影响易导致实验结果误差。若将虚拟仿真技术用于减速器装备实验，能够利用操作软件取代实物拆装，以取得良好效果。
5 仿真技术在复杂数值计算分析中的相关应用
机械产品在研发时均从概念再到结构设计之中再到零件设计之中再到试验制备，最后进行修正处理，直至满足实际需求。机械产品在开发时与其复杂程度有着密切相关性，如果过于复杂，那么研发产品的时间将会显著延长。随着计算机技术的日益发展和进步，在机械产品设计中应用计算机仿真技术则可以有效解决上述复杂问题。在机械设计过程中，倘若需要进行复杂数值的计算可以充分利用仿真技术来使得运算工程变得更为简单，避免重复运算过程，最终显著提高计算机的运算速度和准确度。基于此，提高机械产品研发速度。除此之外，对机构动力学模型加以仿真能够得到机械结构的具体变形和强度运算参数，进一步研究分析则能够发现潜在问题[3]。
6 结语
随着新技术的加入，机械设计制造产业发展不断地加快了脚步，提高了整体的工作质量和速度，仿真技术的加入，使得机械设计制造更加精确。运用这种技术可以提高机械设计制造整体水平，让这个产品质量和成本都得到了更好的优化，对于未来我国机械行业发展也有很大推动作用。
参考文献
[1]路毅,郭强,施政文,等.仿真技术在机械设计制造中的应用前景[J].内燃机与配件,2017,14(15):55-56.
[2]朱澄,李弘锦.仿真技术在机械设计制造中的应用前景[J].科技展望,2017,27(4):151.
[3]杨磊.仿真技术在机械设计制造过程中的应用[J].科技创新与应用,2017,10(4):159.
