簡析仿真技術在機械設計制造中的應用

鄭小慧

（新鄉職業技術學院，河南 新鄉 453000）

我國的機械設計制造行業隨著中國工業經濟的崛起而迎來前所未有的發展機遇，各項技術在不斷精進，尤其是先進的仿真技術的應用程度不斷加強。但仍然有些技術理論有待探討，機械制造企業必須重點關注現有仿真技術應用的各項問題，仿真技術應用水平間接影響著機械設計制造的成果。唯有提高應用技術的水平、完善技術的使用，才能使機械制造企業帶來更好的完工質量和效率。

1 仿真技術的內容概述

（1）仿真技術以系統、信息應用以及控制、運行技術為主要基礎，是多種信息及計算機技術的綜合融合應用。仿真技術使用專門的儀器和計算機設備為運行的工具，采用信息模型進行技術的系統模型構建來模擬運行技術成果。

（2）仿真技術大多使用的計算機的各項軟件作為技術的工具使用，如仿真硬件中就以模擬、數字計算機等作為載體進行技術的應用，同時仿真硬件也包括目標和運動仿真器。而仿真軟件也是仿真技術應用系統中的一大工具，其中包含了仿真程序、語言以及數據庫。因為仿真技術的使用需要較大的系統進行運行，其使用的軟件、硬件工具較多，計算機的應用更是必不可少。同時，技術的應用方式也較多，在機械制造領域、工業領域、動力能源領域都要用不同的方式獲得相應的應用，其應用方式中包括連續與離散系統仿真。在機械設計制造中，仿真技術的應用作為制造機械的工具之一，能夠在制造中大量的減少制造人工的成本輸出，增加工人作業的效率，并能夠大幅度保障機械制造途中的安全管理，更能獲得精確的機械計算成果，從而降低機械制造過程中帶來的成本費用，優化研發支出，為機械設計制造帶來較高的經濟效益和工作效率水平。

2 仿真技術建模的三個步驟

（1）建立數學模型。在不同的機械制造工作中需要使用不同仿真技術的硬件和軟件系統，要準備好相應的計算機系統并進行技術條件和參考值的輸入。將選擇的軟件硬件計算機系統整合，通過一定的專業技術將其建立成一套數學模型。這是進行仿真技術計算應用的基礎。數學模型建立時可分為幾種形態的模型，為動態、靜態模型以及連續變量系統模型、離散時間系統模型。動態模型又包括混合時間、連續時間以及離散時間模型。

（2）變換數學模型。變換數學模型的意思就是將建立的數學模型變換成為計算機系統模型，讓數學模型可以放在計算機硬件軟件中進行語言的轉化和運行。這就要使用到現下先進的變換系統軟件，將模型語言進行變換，這是整體仿真過程的變換步驟。各個機械制造企業可以購買已經研發出的仿真軟件技術，也可以建立研發部門進行仿真軟件的開發，獲得更加符合自己使用情況的系統軟件。

（3）最終模型實驗。將模擬模型進行計算機語言轉換后，將模型在計算機中設置計算運行的模型，觀察獲得的仿真運行的數據計算結果，進行全面的仿真實驗。當獲得實驗的數據結果時，需要進一步比對并按照相關的技術標準精細評估評價，獲得實驗結果的最終效果報告。當下評估實驗結果的標準沒有統一的規范，有時受到各項影響因素而導致評估出現難題，此時想要保障實驗結果的有效，機械制造企業可以應用當下常用的置信通道法以及反向驗證法，進行實驗成果的評估，獲得更加準確的結果報告。

3 仿真技術應用于機械設計制造的特點

（1）應用范圍大。我國的仿真技術在許多工業、汽車、化工、飛機等領域都具有相當成功的應用成就，仿真技術在各項制造領域都得到了高效率的應用。在機械設計制造中，仿真技術也在設計制造的各個環節都獲得大范圍的應用，如設計、測試、評估、模擬運行中，為機械制造帶來了設計效率的提升也為企業帶來了更加先進優質的產品制造服務，機械生產產品更加符合人民的生活使用需要。

（2）分布性。在機械制造企業中，技術工人在計算機中進行仿真技術的模擬運行，利用網絡技術對機械設計和制造的過程進行模型搭建和運行模擬，將設計過程清晰直觀的展示，理論與實際相結合，能夠及時發現設計的遺漏點。

（3）集成化。仿真技術在機械制造應用的過程中，往往有著復雜多樣的技術要求，其在模型模擬中需要較多的步驟顯現，同時模擬運行的計算較為繁雜，但在計算運行中，能夠用較全面的方式對機械的制造成果進行模型演示，在各個設計環節都能夠高效的應用仿真技術。這就體現了仿真技術的較強的集成化特點。這個特點能夠在機械制造中獲得良性的發展促進作用，讓機械成品質量得到進一步的升級。

4 仿真技術在機械設計制造中的具體應用

仿真技術的應用水平高低是決定機械制造設計能否成功的一大重要因素。機械制造企業可從關注以下幾個仿真技術的要點，對機械設計制造進行有效的應用優化。

（1）仿真技術在機械結構設計的應用。在企業進行機械設計中需要運用到不同的制造系統，而各個系統又是多種結構組成的成果。在進行機械設計的工作時，相關技術人員都必須對設計出的最終成品進行模擬模型建模，在通過模擬運行后獲得遺漏點的發現，及時改進，再以此對機械制造系統中的結構進行進一步的優化設計，以及對零部件進行相應的制造工藝配置優化。最后才能獲得最佳的機械設計優化方案。在利用仿真技術模擬時，企業技術人員常用的軟件為大型三維設計軟件，它能夠對機械設計的結構精細運行的模擬，用多個運行因素進行結合，觀測機械設計的結構運行效率和受干擾情況，從而進行調整。

（2）仿真技術在機械加工中的應用。仿真技術在計算機運行中能對機械的數據進行模擬，得出最佳的加工方案，為機械的加工設計方案提供有效的數據依據和模擬成果。數控機床加工中，可以在仿真技術的應用下，建立相應的數學模型，在計算機中進行模型的優化加工，獲得相應的數據生產指令，其能夠對加工的結果進行預測，并發送出相關的加工行為指令。在機械加工中應用仿真技術，往往需要先建立一個有效的信息數據仿真模型，預估加工方案的效果，加以合理的調整改造。

（3）仿真技術在機械復雜數值計算分析中的應用。機械設計制制造從開始工作到完成，需要歷經許多的設計環節，需要進行較多的結構設置和零件設置工作，同時相關的機械制造方案實驗和評估工作也較為繁雜。在不斷的模擬評估評價和調整優化中，達到最終的機械成品。同時最終得出的數值也可以進行方便的反算驗證，及時發現制造中的數據參數問題。

（4）仿真技術在大型機械設備設計。對于機械制造企業而言，要設計制造一個大型的機械設備，往往需要龐大的計算量和工程量，并且耗費大量的人力、物力資源。同時在設計制造大型機械的途中，常常會由于計算過于復雜而導致設計出錯問題的發生。而通過引用仿真技術就能夠在大型機械設計制造的過程中，帶來良好的建設方案，對各項零件、建設結構進行有效的方案預估監測，為機械生產的成品帶來優質的質量保障。并且仿真技術能夠對計機械的裝備情況進行全方位的監測，及時發現不必要的資源浪費，減少人工的工作量，節約企業經濟資源，帶來良好的運行效益。

5 結 語

技術問題是各個機械設計制造企業的重點關注對象，“想要前行，技術先行”早在中國工業經濟飛速的發展中得到應驗。但制造企業的各項仿真技術仍然有著很大一段的提升空間和發展潛力。仿真技術的應用水平間接決定著整體機械制造產品的質量，只有不斷精進仿真技術應用水平，減少機械制造的資源浪費和差錯率，才 能讓企業的機械制造水平更加安全穩定的發展。