仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用策略

王鐵俊

遼寧豐田金杯技師學(xué)院 遼寧沈陽(yáng) 110000

基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，仿真技術(shù)被成功研發(fā)，且融合了多門學(xué)科理論內(nèi)容，通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)和軟件的運(yùn)用完成虛擬實(shí)驗(yàn)。在工業(yè)技術(shù)發(fā)展階段，仿真技術(shù)逐漸完善且趨于成熟，對(duì)人們?nèi)粘Ｉ町a(chǎn)生了影響，因而被廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域。由此可見(jiàn)，深入研究并分析仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的應(yīng)用策略十分有必要，以進(jìn)一步加快機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的發(fā)展速度。

1 以仿真技術(shù)為基礎(chǔ)的機(jī)械制造闡釋

當(dāng)前，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展速度顯著加快，并被廣泛應(yīng)用于社會(huì)各領(lǐng)域中，一定程度上加快了仿真技術(shù)的完善速度，同樣也利于社會(huì)發(fā)展。仿真是數(shù)字化手段，即借助專業(yè)軟件構(gòu)建模型，在多種動(dòng)態(tài)性能參數(shù)的作用下可更好的優(yōu)化運(yùn)行方案，實(shí)物樣機(jī)制造過(guò)程得以取消，時(shí)間與成本也大大節(jié)省。較之于傳統(tǒng)形式，基于仿真技術(shù)的機(jī)械制造更安全且穩(wěn)定，操作十分便利[1]。在機(jī)械工程計(jì)算中，設(shè)計(jì)分析復(fù)雜系統(tǒng)，解決操作問(wèn)題等均需借助仿真技術(shù)，進(jìn)而分析系統(tǒng)的特質(zhì)。在對(duì)仿真技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，即可完成初始化設(shè)計(jì)，對(duì)虛擬樣機(jī)進(jìn)行構(gòu)建，進(jìn)一步推動(dòng)虛擬系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展，可更好地監(jiān)測(cè)并優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行。將仿真技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械制造過(guò)程中，能夠?qū)崿F(xiàn)制造成本和質(zhì)量的優(yōu)化。

2 仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)制造中的具體應(yīng)用

伴隨仿真技術(shù)的完善與成熟發(fā)展，實(shí)際應(yīng)用的范圍也逐漸擴(kuò)大，集成化與分布性特征明顯，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和加工等環(huán)節(jié)，使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益顯著增加，資金與成本也明顯減少，備受工作人員認(rèn)可。為此，以下將從機(jī)械結(jié)構(gòu)件、齒輪設(shè)計(jì)、復(fù)雜數(shù)值計(jì)算、復(fù)雜機(jī)械加工等四個(gè)方面重點(diǎn)探究機(jī)械設(shè)計(jì)制造中仿真技術(shù)的應(yīng)用路徑，以供參考。

2.1 應(yīng)用于機(jī)械結(jié)構(gòu)件中

生產(chǎn)機(jī)械產(chǎn)品需組裝大量機(jī)構(gòu)，以完成預(yù)期工藝操作。在研發(fā)新產(chǎn)品的時(shí)候，結(jié)構(gòu)對(duì)設(shè)定動(dòng)機(jī)的展現(xiàn)與否、機(jī)械間配合得當(dāng)與否，結(jié)構(gòu)間矛盾是否存在等問(wèn)題解答均需充分利用仿真技術(shù)的作用。特別是大型三維機(jī)械軟件，大部分均具備機(jī)械運(yùn)動(dòng)的仿真功能，能夠在虛擬環(huán)境之下合理化設(shè)計(jì)裝配體并展示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，直觀性與形象性特征十分明顯。此軟件能夠參考裝配關(guān)系對(duì)機(jī)構(gòu)內(nèi)運(yùn)動(dòng)數(shù)進(jìn)行計(jì)算，使得鉸鏈、運(yùn)動(dòng)發(fā)生器以及彈簧等自動(dòng)化地增加。運(yùn)動(dòng)仿真期間僅設(shè)計(jì)主運(yùn)動(dòng)件即可，并以多角度加以觀察，有效檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)內(nèi)運(yùn)動(dòng)干涉的情況，進(jìn)而為設(shè)計(jì)工作人員檢查工作的開(kāi)展提供極大便利。

2.2 應(yīng)用于齒輪設(shè)計(jì)中

在機(jī)械裝備中含括大量基礎(chǔ)零部件，特別是齒輪，是重要組成。在實(shí)驗(yàn)研究中了解到，借助Visual lisp 語(yǔ)言的運(yùn)用，以幾何角度為切入點(diǎn)，針對(duì)任意斷面的齒形進(jìn)行模型創(chuàng)建，進(jìn)而完成傳動(dòng)仿真。在研究圓弧針齒行星的過(guò)程中，同樣可對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)加以利用，深入分析正交面齒輪傳動(dòng)接觸點(diǎn)參數(shù)，以模數(shù)、齒數(shù)比以及刀具齒數(shù)差等為主。而在設(shè)計(jì)齒輪泵的時(shí)候，同樣可將仿真技術(shù)應(yīng)用于其中，進(jìn)而增強(qiáng)實(shí)際的設(shè)計(jì)效果。

2.3 應(yīng)用于復(fù)雜數(shù)值的計(jì)算中

當(dāng)前，計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用愈加廣泛。長(zhǎng)期以來(lái)，在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，受諸多因素影響很難準(zhǔn)確計(jì)算復(fù)雜的問(wèn)題，但通過(guò)對(duì)仿真技術(shù)的應(yīng)用即可實(shí)現(xiàn)計(jì)算目標(biāo)[2]。與此同時(shí)，在計(jì)算機(jī)輔助作用下能夠簡(jiǎn)化復(fù)雜計(jì)算，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)時(shí)間節(jié)省的目的，且勞動(dòng)強(qiáng)度降低，提高計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。在設(shè)計(jì)研發(fā)新產(chǎn)品的過(guò)程中，同樣要將仿真技術(shù)優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)，嚴(yán)格遵循流程順序要求，確保產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求。在合理運(yùn)用仿真技術(shù)的基礎(chǔ)上，材料浪費(fèi)情況得到改善，且時(shí)間消耗量減少。在機(jī)械產(chǎn)品動(dòng)力學(xué)模型當(dāng)中引入仿真技術(shù)，即可獲取產(chǎn)品結(jié)構(gòu)剛度、熱態(tài)特性、強(qiáng)度應(yīng)力、熱變形以及動(dòng)態(tài)惡性等多種參數(shù)，基于計(jì)算分析，即可對(duì)機(jī)械失效風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行合理化預(yù)測(cè)，并掌握潛在的安全隱患。

2.4 應(yīng)用于復(fù)雜機(jī)械加工中

當(dāng)前，現(xiàn)代企業(yè)經(jīng)營(yíng)規(guī)模逐漸拓展，一定程度上加快了現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展速度，且各生產(chǎn)工藝與流程也愈加復(fù)雜。對(duì)于機(jī)械制造行業(yè)而言，機(jī)械加工始終是生產(chǎn)的基礎(chǔ)，而在應(yīng)用仿真技術(shù)的基礎(chǔ)上即可對(duì)深層機(jī)理進(jìn)行有效挖掘，進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)械加工的質(zhì)量，改善機(jī)械性能，并且為機(jī)械設(shè)計(jì)和制造工作的開(kāi)展提供必要的理論支撐。

首先，開(kāi)展數(shù)控加工期間，利用數(shù)控加工模塊能夠編制CNC機(jī)床零件加工程度，通過(guò)對(duì)生成圖形與數(shù)據(jù)的合理運(yùn)用加以轉(zhuǎn)換，即可向控制指令轉(zhuǎn)變，隨后合理化地設(shè)置各項(xiàng)加工參數(shù)[3]。

其次，在磨削加工前進(jìn)，應(yīng)結(jié)合時(shí)間的改變對(duì)數(shù)學(xué)模型加以構(gòu)建，使得磨削加工獲得最優(yōu)化、自動(dòng)化以及虛擬化的前提。而在變進(jìn)給的時(shí)候，磨削功率也明顯改變，借助仿真技術(shù)對(duì)相關(guān)模型加以構(gòu)建，即可確定最為理想的磨削方案，在磨削加工中得到有效應(yīng)用。

再次，對(duì)于銑削加工階段，結(jié)合銑切削的過(guò)程創(chuàng)建動(dòng)力學(xué)模型，即可構(gòu)建與切削振動(dòng)相契合的條件。

最后，針對(duì)電火花的切割，可創(chuàng)建多軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)雜曲面，通過(guò)仿真模型的構(gòu)建，即可合理化預(yù)測(cè)并且評(píng)估加工工藝效果，進(jìn)一步優(yōu)化參數(shù)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在現(xiàn)代科技水平不斷提高的背景下，社會(huì)生產(chǎn)過(guò)程對(duì)于機(jī)械設(shè)備需求量也隨之增加，一定程度上推動(dòng)了機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)與制造行業(yè)的發(fā)展。將仿真技術(shù)合理化地應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，可使得設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量不斷提升，進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)效率，可對(duì)成本加以合理化控制，進(jìn)一步推動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，具有較高的推廣與應(yīng)用價(jià)值。