仿真技术在机械设计制造过程中的应用探究

摘要：随着科学技术的发展，我国的仿真技术有了很大进展，并在各行业中得到应用，将其应用在机械设计制造过程中，可以有效弥补传统检测工作中存在的问题。基于此，针对仿真技术的应用进行探究，在简单了解传统机械设计制造过程中存在的问题后，概述了仿真技术的实际作用和具体应用场合，根据实际仿真应用进行详细研究，以供参考。关键词：仿真技术；机械设计；制造质量；设计成本引言机械仿真技术包含机械、电子、计算机、材料、传感器，控制技术等多门科学于一体，代表着一个国家的高科技发展水平，其应用范围大小足以证明国家的先进程度，在中国，仿真机械技术被使用于各行各业，工业上的仿真机械手、焊接机器人，农业上的采摘机器人、除草机器人等。目前服务行业的机械仿真设备种类众多，大致可以分为仿真机器人、仿真机器动物、仿真机器植物、仿真机器卡通以及仿真机器道具等。产品特点具有广泛性、灵活性、仿真性、循环性等特点，根据不同情境的不同需求，可以设计、生产出相应的仿真机械产品代替人工，一方面降低人工成本，另一方面，仿真机械作为仿真机器的一个分支，在群众心里有很高的接受度和吸引力。1构建计算机仿真系统随着仿真技术的应用范围越广，仿真技术在机械设计制造行业中也发挥着重要作用。想要构建好计算机仿真系统，必须根据实际条件搭建仿真模型。据资料显示，仿真系统的构建与以下学科体系具有重要联系：其一，几何学；其二，图形学；其三，数据处理学等。在构建计算机仿真系统过程中单纯依靠计算机系统无法有效识别研究对象，因此，需建立好三维模型。通过三维模型可以决定计算机仿真技术的精确度，在具体构建模型过程中，需注意以下几点内容：第一，创建三维模型。选择一个可以有效进行仿真的计算机系统，再加上相关条件，运用相关知识来予以数学表达，准确阐述三维模型的核心。三维模型的核心为数学模型，数学模型主要分为静态和动态两种模型。第二，变换三维模型。对于富有抽象表达形式的数学模型来说，需转化成计算机可以处理的一种形式，此过程被称之为变换模型。相关工作人员需合理应用相关算法和计算机技术来表达数学模型，如直接采用已有的仿真软件或者在自身深入研究出仿真软件。第三，试验三维模型。将已经创建好的三维模型输入到计算机之中，通过计算机的相关处理可以得出相应结果。相关工作人员只需做好三维模型的建立和三维模型的变换工作，在试验三维模型过程中较为简单。在此需要注意的是需要对仿真结果进行合理分析，从而衡量仿真结果。常用衡量方法有以下两种：其一，仿真过程的反向验证方法；其二，置信通道方法。2仿真技术在机械设计制造中具体应用2.1在机械结构设计中的应用在机械设计制造过程中，机械结构设计最为重要，是整合机械零部件的关键环节，是保证机械性能最大化的根本设计阶段。在这一环节中应用仿真技术，可以对模型进行优化，确定机械结构的最优方案，保证每一个部件都会在这个方案中发挥出最大作用。比如：可以将运动学和仿真技术相结合，运用三维设计软件对机械设备进行多角度观察，同时检测个部件对结构的干涉情况，改善其中存在的问题，提高设备的实际功能。如今很多三维设计软件中都含有运动仿真模块，可以让设计人员更加直观地感受机械结构的运行，节省大量的计算时间，同时虚拟环境中完成及设备的运动，为后续设计提供参考。2.2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。仿真技术可以对于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。2.3仿真技术在复杂机械加工中的相关应用计算机操作下的生产技术主要是对机械进行加工处理，计算机的应用可以为机械加工提供可靠依据。以数控机床加工为例，在计算机辅助下，可以对数据模块予以合理加工，再生成图形或数据来完成指令。以磨削加工为例，建立数学模式是以时间轴为单位，与磨削加工行为或者相关指令进行预测，通过计算机仿真技术科有效实现磨削方案。以铣削加工为例，首先建立铣削模型，再利用仿真软件来对设计铣削机理和铣削条件。以电火花切割为例，首先需建立曲面计算机仿真模式，再预估电火花工艺效果。2.4在机械加工设计中的应用加工是机械设备中的重点内容，加工质量也决定了机械设备的后期使用情况，在这样的状态下，应用仿真技术进行加工，可以提高机械性能和机械质量，尤其是在一些复杂的机械加工环节中，利用仿真技术可以提高加工效率。比如：在机械数控加工过程中，可以运用仿真技术对零部件进行程序编写，将其转化为图形信息，根据图形情况完成加工。又或者在切削加工过程中，利用仿真技术进行建模处理，确定具体的仿真模型，预测不同切削时间下的机械性能和质量，以此优化切削步骤，提高加工质量效果。随着仿真技术的发展，未来在加工过程中，可以对加工方式进行深层次的挖掘，提高加工精度，改善机械设备的具体性能，尤其是在大型机械设备加工设计中，其中包含的零部件较多，加工周期较长，应用仿真技术，可以缩短加工时间，降低返工概率，确保质量。2.5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。结束语综上所述，科学技术不断发展，机械设计制造水平不断提高，但是在生产工艺日益复杂，生产步骤逐渐增加的状况下，需要对机械设备的检测技术进行更新，从而保证机械设备在实际应用过程中的有效性。通过本文分析，仿真技术在实际应用过程中，可以让设计人员更好地控制机械零件设计情况，提高设计制造质量。参考文献：[1]王正铎浅析仿真技术在机械设