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仿真技术在机械设计制造中的应用分析

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常娜娜

摘要：近年来，随着科技水平的不断提高，仿真技术在机械设计制造过程中得到广泛应用，营造出高度真实的仿真环境，研制人员可以真切了解机械产品的设计质量与存在的问题，有效解决了传统机械设计制造模式中面临的各项难题，对我国工业领域的可持续发展有着重要意义。因此，本文对仿真技术在机械设计制造中的应用现状进行简要阐述，提出计算机仿真系统的实现策略，提供技术参考。

关键词：仿真技术;机械设计制造;技术应用;实现策略

1?仿真技术在机械设计制造中的具体应用

1.1机械结构件

近年来，各类机械产品普遍呈现出小型化、集成化发展趋势，虽然产品性能质量得到有效强化，但是，机械结构件的复杂程度与设计难度也有所提升。在设计环节中，要求设计人员基于产品使用需求，依次对各机械部位开展设计工作。同时，还需确保机械结构与定动机之间保持高度匹配状态、不产生组合矛盾。这一问题的存在，导致机械结构件的设计效率持续降低，且各类设计问题层出不穷。与此同时，随着仿真技术的不断发展，设计人员可使用特定的三维机械软件产品，运用软件机械运动仿真的使用功能，从而营造出高度真实的仿真环境，基于现有设计方案，展示机械结构件的运动过程。同时，在修改产品设计方案时，软件也将实时展示机械结构件的设计效果、修改前后差异情况。在这一设计模式下，可以有效避免各类设计问题的出现，便于明确设计思路、协调机械部位与定动机关系。

1.2复杂数值计算

在机械产品更新换代频率加快、性能质量不断提升的同时，设计难度也有所提高，在设计过程中需完成大量数值计算工作，还面临着诸多复杂计算问题。如若仍旧实施传统的人工设计模式，企业需配置大量工作人员完成数值计算工作，产品设计成本较为高昂，同时，还将时常出现数值计算错误等问题。仿真技术则是在信息处理技术基础之上发展而来，具有较强的数据运算分析能力，既可以通过模拟计算机开展连续系统仿真工作，同时，也可借助仿真技术，辅助与替代人工完成复杂数值计算工作，实现了对复杂数值计算过程的简化，将计算错误等问题的出现率控制在较低程度。在仿真技术早期发展阶段中，受到计算机硬件设备的限制，实际运算速度相对较低，技术推广普及受到限制。近年来，随着数字计算机等仿真工具的更新换代，仿真系统运算速度持续提升，可以切实满足绝大多数机械产品设计工作的复杂数值计算需求。

1.3齿轮设计

齿轮是各类机械产品结构中的主要构成部分，也是机械设计制造工作的关键所在。在传统设计制造模式中，面临着齿轮设计效果不理想、参数设定不合理等问题。而在应用仿真技术时，设计人员可以选择适当的断面齿形，并在其基础上构建仿真模型，对各系数调整值加以改变，即可对仿真模型进行修改、持续输出仿真结果、开展传动仿真实验，直观化呈现齿轮设计过程与效果。同时，也可运用这项技术对各项设计参数进行运算分析、明确最优值。例如，在圆弧针齿行星设计环节，运用这项技术，可以有效分析正交面齿轮传动接触点的模数、齿轮比等参数。

1.4复杂机械加工

在机械加工制作环节，对仿真技术的应用，将在一定程度上简化产品制作流程以及生产工艺，有效挖掘深层机理，并推动机械加工的规范化、标准化发展。为直观阐述仿真技术在机械加工层面上的应用现状，以电火花切割、数控加工、铣削加工与磨削加工为例，具体如下。

1.4.1电火花切割

以机械产品设计方案为主要参照，工作人员在仿真软件中构建配套模型，绘制三维多轴联动加工曲面，连续输出仿真结果，并将仿真结果与电火花切割工作成果进行对比分析。如此，可以提前发现工艺问题、评估切割加工质量。而在仿真结果与切割成果产生出入时，则对问题成因进行分析、改进制作工艺。

1.4.2数控加工

工作人员根据产品工件的加工工艺，针对性编制数控加工控制程序。在后续加工过程中，系统将基于运行准则，操控CNC机床完成各项工件的加工作业。同时，工作人员向软件下达特定操作指令、转换图形或是调整参数，可以对加工工艺进行改进，确保工件加工过程、成果质量与仿真结果一致。

1.4.3铣削加工

使用仿真技术，在机械产品铣削工艺过程基础之上，构建配套的动力学模型，为后续切削振动加工的开展提供基础条件。

1.4.4磨削加工

工作人员向所构建模型中持续导入时间数据与工件磨削加工数据。同时，调整相关系数，即可持续输出仿真结果，获取各项参数指标的最优值，并对磨削加工方案进行优化调整。简单来讲，对仿真技术的应用，可以在仿真过程中发现原有工艺的不足、提供最优化条件。

2?仿真技术在机械设计制造领域中的应用价值

2.1优化设计制造方案

在传统机械设计模式中，由于采取人工模式，设计效率较为低下，多数企业为控制设计成本与周期，普遍选择制定少量的机械产品设计方案，设计空间较为狭窄。同时，也面临着机械产品细节设计不到位、