仿真技术在机械设计制造过程中的应用探究

【摘 要】仿真技术的日益成熟进步使得机械设计制造企业能够研发出性能更为卓越的产品，仿真技术朝着智能化和数字化方向发展，也带动机械设计制造行业朝着智能化和数字化方向发展。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对仿真技术在机械设计制造过程中的应用探究提出了一些建议，仅供参考。

【关键词】仿真技术;机械设计制造过程中的应用;探究

引言

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。所以，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。

1、仿真技术在机械制造行业中的特点

1.1分布性特点

仿真技術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。

1.2应用范围特点

仿真技术在机械设计制造行业中的相关应用具有显著特点，仿真技术贯穿在设计机械产品中以及测试和维护机械产品过程始终。仿真技术在机械产品的概念相关设计和具体加工等过程中均有显著作用。仿真技术在实际应用过程中也具有较为广泛的应用范围，仿真技术在机械制造中具有动力学特点。

1.3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。

2、传统机械设计制造过程中存在的问题

随着科学技术的不断发展，国家机械设计制造行业的综合水平也随之提高，推动工业现代化发展，虽然设计技术和制造技术不断完善，但检测技术却并没有跟上二者的脚步，对机械设计制造的发展造成了负面影响。很多机械设计制造中存在的问题无法被检测出来，给后续的使用带来威胁，在严重的情况下，还会出现安全事故。传统机械设计制造过程中检测需要耗费较长的周期、检测成本较高，如果采用现场检测的方式，就会浪费更多人力、物力资源。不仅如此，在大部分情况下，现场检测得到的结果无法保证准确性，可参考性相对较低。而且在机械设计制造过程中，设计人员也可能出现一些失误，这些问题都可以通过仿真技术进行解决。

3、仿真技术在机械设计制造中的具体应用

3.1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。

3.2数控仿真软件的应用

数控仿真软件学习使用是机械类、数控类等专业学员在操作数控机床前，由理论学习到实际数控机床操作的基本过渡。国内高校、企业培训等主要使用上海宇龙数控仿真系统、北京VNUC数控仿真软件以及南京斯沃数控仿真软件等，数控仿真软件具有高度的仿真模拟性，能帮助学员快速熟悉数控机床众多按键的使用，熟练程序的编辑、输入和校验，能对被加工毛坯尺寸定义，能够进行刀具和夹具选择，可以准确模拟数控机床加工动作、显示走刀轨迹并对加工件准确测量。数控仿真软件的突出优点是零耗材，不会因为技术不熟练、加工参数错误等发生安全生产事故，并且参数设置灵活、被加工材料种类选择丰富。随着数控仿真软件的更新换代，其功能日趋完善，机械加工的切削声、加工过程中飞溅的金属屑等，让学员身临其境的沉浸在布置的加工任务中。目前的数控仿真软件对Fanuc、西门子、三菱、大森、华中数控、广州数控等国内企业常用的数控系统均能高度模拟加工。

3.3在机械装备设计中的应用

在机械装备设计过程中，齿轮设计极为重要，应用仿真技术完成齿轮设计可以分为3个部分。首先对齿轮的行动轨迹进行仿真模拟，其次对齿轮的端面进行面膜评估，最后对齿轮的传动接触点进行阐述研究。通过上述内容，可以从不同角度观察齿轮情况，得到相应的结果，减少齿轮对机械设备的影响。比如：在设计齿轮的过程中，可以应用仿真技术检测齿轮的性能，确保齿轮性能最大化发挥出来，让机械设备质量得到根本上的提升。在一些复杂机械装备设计中，经常会遇到一些困难的计算问题，利用仿真技术可以有效解决包括热变形参数、结构强度、应变变形、振动变形参数等问题，确保机械设备装配合理。

3.4带传动性能测试实验中的应用

在机械工程实验教学中，对工程履带类部件所具有的传动性能进行测试是其重要组成部分，通过对传动带在运行过程中的传动性能进行测试，可帮助学生对带在传动过程中所产生的打滑与弹性滑动现象进行直观的观察，进而更加科学的分析机电设备的最佳承载力，通过分析这些数据，可使带动控制问题得到有效解决。在对机械工程中的带传动性能进行测试时，还需要应用到电动机、发电机、传感器、光电测速装置以及转矩力测杆等设备，采用这些设备可实现人工测试，不过这种测试方法需要花费过高的人力与物力成本。而通过虚拟仿真技术，则能够使学生在计算机中设计带传动性能测试系统，从而不需要使用上述设备，学生也可随时随地的来测试带传动性能，既节约了大量成本，又显著提高了机械工程的实验教学质量及效率。

3.5虚拟仿真平台

虚拟仿真实验教学平台信号的响应速度是衡量平台软件系统功能性的主要指标之一。平台系统在数据信号和系统本身固有特性共同作用下，可以将用户的实验目的及实验要求转化为最终的工程机械虚拟仿真实验结果，并在显示模块中显示出来。在工程机械虚拟仿真实验教学中，为了提高三维展示的直观性，工程机械内部零件都具有一定的透明度，并可以利用UGNX技术将不同的零件辅以不同的颜色，在实验教学中有助于使用者更为细致地观察工程机械的运行原理，认识各个内部零件之间及与设备整体的逻辑关系。与传统的工程机械类实验平台相比，设计的仿真实验平台，在仿真的直观性、准确性、交互性及实验课堂教学效果方面都具有较大的优势。特别是在平台系统交互性能方面，利用UGNX技术平衡虚拟仿真平台总体的架构与节点安排，使工程机械设备结构的各种特性都能够全面地展示出来，显著提高教育教学的交互性与智能性。

结束语

总而言之，虚拟仿真技术的出现，为机械工程提供了一种科学而先进的模拟方法，有效解决了传统设计制造过程中存在的诸多问题，进而在加强机械设计制造过程中应用的同时，还能充分发挥其创新精神，极大提高了机械工程的整体质量。

参考文献：

[1]刘永勋，王利博.仿真技术在机械设计制造中的应用[J].决策探索（中），2018（09）：56-57.

[2]陈彬.仿真技术在机械设计制造过程中的应用[J].机械管理开发，2018，33（06）：222-223.

[3]卢达.仿真技术在机械设计制造中的应用[J].中国新技术新产品，2018（07）：23-24.

[4]郭浩.仿真技术在机械设计制造过程中的应用[J].科技资讯，2017，15（36）：59+61.

[5]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.