仿真技術(shù)在機械設(shè)計制造過程中的應(yīng)用探究

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國的仿真技術(shù)有了很大進展，并在各行業(yè)中得到應(yīng)用，將其應(yīng)用在機械設(shè)計制造過程中，可以有效彌補傳統(tǒng)檢測工作中存在的問題?；诖?，針對仿真技術(shù)的應(yīng)用進行探究，在簡單了解傳統(tǒng)機械設(shè)計制造過程中存在的問題后，概述了仿真技術(shù)的實際作用和具體應(yīng)用場合，根據(jù)實際仿真應(yīng)用進行詳細研究，以供參考。關(guān)鍵詞：仿真技術(shù)；機械設(shè)計；制造質(zhì)量；設(shè)計成本引言機械仿真技術(shù)包含機械、電子、計算機、材料、傳感器，控制技術(shù)等多門科學(xué)于一體，代表著一個國家的高科技發(fā)展水平，其應(yīng)用范圍大小足以證明國家的先進程度，在中國，仿真機械技術(shù)被使用于各行各業(yè)，工業(yè)上的仿真機械手、焊接機器人，農(nóng)業(yè)上的采摘機器人、除草機器人等。目前服務(wù)行業(yè)的機械仿真設(shè)備種類眾多，大致可以分為仿真機器人、仿真機器動物、仿真機器植物、仿真機器卡通以及仿真機器道具等。產(chǎn)品特點具有廣泛性、靈活性、仿真性、循環(huán)性等特點，根據(jù)不同情境的不同需求，可以設(shè)計、生產(chǎn)出相應(yīng)的仿真機械產(chǎn)品代替人工，一方面降低人工成本，另一方面，仿真機械作為仿真機器的一個分支，在群眾心里有很高的接受度和吸引力。1構(gòu)建計算機仿真系統(tǒng)隨著仿真技術(shù)的應(yīng)用范圍越廣，仿真技術(shù)在機械設(shè)計制造行業(yè)中也發(fā)揮著重要作用。想要構(gòu)建好計算機仿真系統(tǒng)，必須根據(jù)實際條件搭建仿真模型。據(jù)資料顯示，仿真系統(tǒng)的構(gòu)建與以下學(xué)科體系具有重要聯(lián)系：其一，幾何學(xué)；其二，圖形學(xué)；其三，數(shù)據(jù)處理學(xué)等。在構(gòu)建計算機仿真系統(tǒng)過程中單純依靠計算機系統(tǒng)無法有效識別研究對象，因此，需建立好三維模型。通過三維模型可以決定計算機仿真技術(shù)的精確度，在具體構(gòu)建模型過程中，需注意以下幾點內(nèi)容：第一，創(chuàng)建三維模型。選擇一個可以有效進行仿真的計算機系統(tǒng)，再加上相關(guān)條件，運用相關(guān)知識來予以數(shù)學(xué)表達，準確闡述三維模型的核心。三維模型的核心為數(shù)學(xué)模型，數(shù)學(xué)模型主要分為靜態(tài)和動態(tài)兩種模型。第二，變換三維模型。對于富有抽象表達形式的數(shù)學(xué)模型來說，需轉(zhuǎn)化成計算機可以處理的一種形式，此過程被稱之為變換模型。相關(guān)工作人員需合理應(yīng)用相關(guān)算法和計算機技術(shù)來表達數(shù)學(xué)模型，如直接采用已有的仿真軟件或者在自身深入研究出仿真軟件。第三，試驗三維模型。將已經(jīng)創(chuàng)建好的三維模型輸入到計算機之中，通過計算機的相關(guān)處理可以得出相應(yīng)結(jié)果。相關(guān)工作人員只需做好三維模型的建立和三維模型的變換工作，在試驗三維模型過程中較為簡單。在此需要注意的是需要對仿真結(jié)果進行合理分析，從而衡量仿真結(jié)果。常用衡量方法有以下兩種：其一，仿真過程的反向驗證方法；其二，置信通道方法。2仿真技術(shù)在機械設(shè)計制造中具體應(yīng)用2.1在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用在機械設(shè)計制造過程中，機械結(jié)構(gòu)設(shè)計最為重要，是整合機械零部件的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是保證機械性能最大化的根本設(shè)計階段。在這一環(huán)節(jié)中應(yīng)用仿真技術(shù)，可以對模型進行優(yōu)化，確定機械結(jié)構(gòu)的最優(yōu)方案，保證每一個部件都會在這個方案中發(fā)揮出最大作用。比如：可以將運動學(xué)和仿真技術(shù)相結(jié)合，運用三維設(shè)計軟件對機械設(shè)備進行多角度觀察，同時檢測個部件對結(jié)構(gòu)的干涉情況，改善其中存在的問題，提高設(shè)備的實際功能。如今很多三維設(shè)計軟件中都含有運動仿真模塊，可以讓設(shè)計人員更加直觀地感受機械結(jié)構(gòu)的運行，節(jié)省大量的計算時間，同時虛擬環(huán)境中完成及設(shè)備的運動，為后續(xù)設(shè)計提供參考。2.2用于齒輪設(shè)計的研究過程在機械設(shè)計制造過程中，最基礎(chǔ)的零件就是齒輪，但也是機械設(shè)計制造過程中最關(guān)鍵性的零件，所以說齒輪設(shè)計對于整個機械制造過程起到至關(guān)重要的作用，對于仿真技術(shù)構(gòu)建也有很大的影響。仿真技術(shù)可以對于齒輪進行傳動仿真的研究，保證齒輪能夠準確適合。另外，計算機仿真技術(shù)還影響著齒輪轉(zhuǎn)動接觸點參數(shù)，所以在具體分析過程中，一定要運用更加準確數(shù)據(jù)，保證齒輪泵研發(fā)設(shè)計更加符合設(shè)備需求。2.3仿真技術(shù)在復(fù)雜機械加工中的相關(guān)應(yīng)用計算機操作下的生產(chǎn)技術(shù)主要是對機械進行加工處理，計算機的應(yīng)用可以為機械加工提供可靠依據(jù)。以數(shù)控機床加工為例，在計算機輔助下，可以對數(shù)據(jù)模塊予以合理加工，再生成圖形或數(shù)據(jù)來完成指令。以磨削加工為例，建立數(shù)學(xué)模式是以時間軸為單位，與磨削加工行為或者相關(guān)指令進行預(yù)測，通過計算機仿真技術(shù)科有效實現(xiàn)磨削方案。以銑削加工為例，首先建立銑削模型，再利用仿真軟件來對設(shè)計銑削機理和銑削條件。以電火花切割為例，首先需建立曲面計算機仿真模式，再預(yù)估電火花工藝效果。2.4在機械加工設(shè)計中的應(yīng)用加工是機械設(shè)備中的重點內(nèi)容，加工質(zhì)量也決定了機械設(shè)備的后期使用情況，在這樣的狀態(tài)下，應(yīng)用仿真技術(shù)進行加工，可以提高機械性能和機械質(zhì)量，尤其是在一些復(fù)雜的機械加工環(huán)節(jié)中，利用仿真技術(shù)可以提高加工效率。比如：在機械數(shù)控加工過程中，可以運用仿真技術(shù)對零部件進行程序編寫，將其轉(zhuǎn)化為圖形信息，根據(jù)圖形情況完成加工。又或者在切削加工過程中，利用仿真技術(shù)進行建模處理，確定具體的仿真模型，預(yù)測不同切削時間下的機械性能和質(zhì)量，以此優(yōu)化切削步驟，提高加工質(zhì)量效果。隨著仿真技術(shù)的發(fā)展，未來在加工過程中，可以對加工方式進行深層次的挖掘，提高加工精度，改善機械設(shè)備的具體性能，尤其是在大型機械設(shè)備加工設(shè)計中，其中包含的零部件較多，加工周期較長，應(yīng)用仿真技術(shù)，可以縮短加工時間，降低返工概率，確保質(zhì)量。2.5仿真技術(shù)在復(fù)雜數(shù)值計算分析中的相關(guān)應(yīng)用機械產(chǎn)品在研發(fā)時均從概念再到結(jié)構(gòu)設(shè)計之中再到零件設(shè)計之中再到試驗制備，最后進行修正處理，直至滿足實際需求。機械產(chǎn)品在開發(fā)時與其復(fù)雜程度有著密切相關(guān)性，如果過于復(fù)雜，那么研發(fā)產(chǎn)品的時間將會顯著延長。隨著計算機技術(shù)的日益發(fā)展和進步，在機械產(chǎn)品設(shè)計中應(yīng)用計算機仿真技術(shù)則可以有效解決上述復(fù)雜問題。在機械設(shè)計過程中，倘若需要進行復(fù)雜數(shù)值的計算可以充分利用仿真技術(shù)來使得運算工程變得更為簡單，避免重復(fù)運算過程，最終顯著提高計算機的運算速度和準確度?；诖耍岣邫C械產(chǎn)品研發(fā)速度。除此之外，對機構(gòu)動力學(xué)模型加以仿真能夠得到機械結(jié)構(gòu)的具體變形和強度運算參數(shù)，進一步研究分析則能夠發(fā)現(xiàn)潛在問題。結(jié)束語綜上所述，科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，機械設(shè)計制造水平不斷提高，但是在生產(chǎn)工藝日益復(fù)雜，生產(chǎn)步驟逐漸增加的狀況下，需要對機械設(shè)備的檢測技術(shù)進行更新，從而保證機械設(shè)備在實際應(yīng)用過程中的有效性。通過本文分析，仿真技術(shù)在實際應(yīng)用過程中，可以讓設(shè)計人員更好地控制機械零件設(shè)計情況，提高設(shè)計制造質(zhì)量。參考文獻：[1]王正鐸淺析仿真技術(shù)在機械設(shè)