曾廣會，張軍

（海軍潛艇學(xué)院，山東 青島 266044）

1 仿真技術(shù)

隨著社會經(jīng)濟技術(shù)的快速發(fā)展，很多新興技術(shù)應(yīng)運而生。仿真技術(shù)是一項綜合性極強的計算機技術(shù)，其中包含各種各樣的計算機技術(shù)。豐富的計算機技術(shù)應(yīng)用于仿真技術(shù)中，達到呈現(xiàn)虛擬效果的目的。正因此，仿真技術(shù)的快速發(fā)展必然會帶動計算機技術(shù)的快速發(fā)展，進而推動社會技術(shù)的快速發(fā)展。機械設(shè)計制造行業(yè)是我國一個傳統(tǒng)的行業(yè)，機械設(shè)計制造的水平亦能代表我國工業(yè)化的程度。傳統(tǒng)行業(yè)更需要新型技術(shù)的帶動，仿真技術(shù)的發(fā)展無疑會推動機械設(shè)計制造的發(fā)展。因此，在社會經(jīng)濟快速發(fā)展的情況下，分析當(dāng)前情況下仿真技術(shù)在機械設(shè)計制造中應(yīng)用情況，探究仿真技術(shù)的發(fā)展趨勢，對機械制造業(yè)以及工業(yè)化的發(fā)展有著重要的意義。

仿真技術(shù)的工具主要有仿真硬件和仿真軟件。仿真硬件絕大部分是計算機，其中有數(shù)字計算機、模擬計算機、目標(biāo)仿真器、運動仿真器等。后2項都屬于物理仿真器范疇。仿真軟件包括數(shù)據(jù)庫、仿真程序、仿真語言等，是構(gòu)成仿真軟件系統(tǒng)的重要部分。仿真技術(shù)進行應(yīng)用需要多種方式方法，主要為連續(xù)系統(tǒng)仿真以及離散系統(tǒng)仿真。仿真技術(shù)可在能源、動力、化工等相關(guān)領(lǐng)域進行應(yīng)用，仿真技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用只是一個方面。在機械設(shè)計制造中融入仿真技術(shù)，可大幅度降低人工勞動強度、操作更加安全、計算結(jié)果更加準(zhǔn)確、軟硬件的研發(fā)費用也可大大降低，研發(fā)投入時間上亦減少，有利于機械設(shè)計制造效率的提高。仿真技術(shù)的加入使得機械設(shè)計制造的經(jīng)濟效益更可觀。

機械設(shè)計制造涉及電子工程技術(shù)、機械自動化等方面的內(nèi)容，同時也包括多種學(xué)科理論，如控制工程學(xué)科、工程力學(xué)學(xué)科、工程材料理論等。機械設(shè)計制造行業(yè)是我國傳統(tǒng)行業(yè)。在自動化、新興技術(shù)不發(fā)達時，機械制造的包括范圍比較傳統(tǒng)，主要是對設(shè)備及其零件的加工制造過程，根據(jù)客戶或者消費者所需參數(shù)建立合適的模型，再加上工程力學(xué)、控制工程、材料力學(xué)等理論，反復(fù)測試、試驗機械設(shè)計模型是否達到所需要求。而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高科技的技術(shù)如仿真技術(shù)不斷加入，自動化將會成為機械設(shè)計制造的趨勢。

2 仿真技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用

仿真技術(shù)在機械設(shè)計制造中的應(yīng)用是多方面的，諸如在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用、齒輪設(shè)計中的應(yīng)用等等。機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵是各個結(jié)構(gòu)件的精確運行。仿真技術(shù)的加入，可使機械結(jié)構(gòu)設(shè)計在設(shè)計階段就進行模擬優(yōu)化實驗，通過對機械結(jié)構(gòu)中的各個結(jié)構(gòu)的模擬組合、運行、調(diào)試，使得機械結(jié)構(gòu)設(shè)計達到最優(yōu)化情況，機械系統(tǒng)內(nèi)的結(jié)構(gòu)及零部件達到理想狀態(tài)。機械裝備中至關(guān)重要的部件就是齒輪及相關(guān)產(chǎn)品，絕大部分機械設(shè)備是由齒輪傳動。在機械設(shè)計制造過程中，對齒輪的設(shè)計制造、使用效果進行模擬顯得尤為重要。利用仿真技術(shù)對齒輪的使用情況進行模擬，挖掘齒輪系統(tǒng)在研發(fā)設(shè)計階段存在的問題，提前發(fā)現(xiàn)問題，進行改進，大大降低設(shè)計開發(fā)成本，有利于促進機械設(shè)計制造業(yè)的發(fā)展。

仿真技術(shù)在機械設(shè)計制造加工研究中也有廣泛應(yīng)用。仿真技術(shù)可應(yīng)用于機械數(shù)控加工，在機床林間進行編程。仿真技術(shù)的作用在于把機械加工產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)變成模擬圖形，機械制造設(shè)計人員可根據(jù)模擬圖形來調(diào)整機械設(shè)計相關(guān)參數(shù)。對于機械磨削加工，機械設(shè)計人員可先構(gòu)建各個階段的磨削模型，進行仿真試驗，進而對機械磨削加工的質(zhì)量得出相應(yīng)的評價。機械設(shè)計加工人員通過對各個機械磨削加工方案、加工參數(shù)的評價進行分析，使得機械設(shè)計制造加工的質(zhì)量進一步提高，亦有利于改進機械設(shè)計制造加工技術(shù)。

仿真技術(shù)中由于計算機的加入，使得很多數(shù)據(jù)分析簡單化。計算得簡單化與準(zhǔn)確化是計算機技術(shù)的明顯優(yōu)勢。因此，在機械設(shè)計制造加工過程中，仿真技術(shù)可以進行相對復(fù)雜數(shù)據(jù)簡化計算，這樣機械設(shè)計制造的效率提高，數(shù)據(jù)計算的準(zhǔn)確度上升。機械加工是機械設(shè)計制造最為基礎(chǔ)的工作，而且是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。機械加工的水平可以直接影響機械設(shè)計制造產(chǎn)品的質(zhì)量。運用仿真技術(shù)，機械設(shè)計制造的深層次功能被挖掘出來，仿真模型可以提前建立，我們可以對某些復(fù)雜、深層次的機械加工的質(zhì)量、過程進度進行分析與評估，復(fù)雜的機械設(shè)計制造的質(zhì)量也會提高。

3 仿真技術(shù)的前景分析

3.1 仿真技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系更為緊密

現(xiàn)階段，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展十分迅速，任何行業(yè)技術(shù)都需要與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，才能與時俱進?；ヂ?lián)網(wǎng)勢必會將仿真技術(shù)推向一個新的高潮，機械制造業(yè)也會與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合。在經(jīng)濟全球化的形式下，互聯(lián)網(wǎng)的加入更使得各行業(yè)無國界交流，各國機械設(shè)計制造相互溝通、互相學(xué)習(xí)，機械設(shè)計制造產(chǎn)品的適應(yīng)性更強。

3.2 機械制造產(chǎn)品小型化

在當(dāng)前形式下，機械設(shè)計制造產(chǎn)品應(yīng)朝著小型化發(fā)展。機械設(shè)計制造產(chǎn)品體積小，可以減少空間使用面積，單位空間的使用率上升。機械設(shè)備的體積減小，特定生產(chǎn)工藝的效率會大幅度提升。例如，在某些需要用到機械設(shè)備的生產(chǎn)工藝過程中，機械設(shè)備小型化，生產(chǎn)工藝流程在空間內(nèi)的密集化程度提高，所消耗的能源亦會降低，這樣單位體積生產(chǎn)工藝的效率就會明顯提高。在醫(yī)療過程中同樣也需要機械設(shè)備的體積越小越好，而且機械設(shè)備的精準(zhǔn)度必須保證，這些有利于機械設(shè)計制造的發(fā)展。

3.3 仿真技術(shù)的智能化程度提高

智能化發(fā)展、人工智能是近幾年來十分熱點的話題，它是計算機技術(shù)的一個方面。人工智能在機械設(shè)計制造中是指，一種能在機械設(shè)計過程中產(chǎn)生類似與人類思維想法的智能機器，它可以自主地對機械設(shè)計制造進行修飾，是以人的思維為基礎(chǔ)，對之產(chǎn)生模擬的過程。但是人工智能并不能取代人的思維。未來，各種新型智能化技術(shù)都將加入到機械設(shè)計制造中，人們對智能化的需求也會越來越高。若仿真技術(shù)跟不上智能化發(fā)展的趨勢，會在機械設(shè)計制造方面被淘汰。

4 仿真技術(shù)對機械設(shè)計制造的推動作用

4.1 優(yōu)化機械設(shè)計制造的方案

機械設(shè)計制造人員利用計算機技術(shù)進行數(shù)據(jù)的分析與整合，機械設(shè)計制造產(chǎn)品的模型也會很快建立起來，機械設(shè)計制造的流程也得以掌握，可以做多種機械設(shè)計制造方案，通過對各種方案參數(shù)模擬過程進行對比，得出效果理想、經(jīng)濟最省的方案。在仿真技術(shù)沒有應(yīng)用的階段，對方案的得出是極為復(fù)雜的，全都依賴人工得出數(shù)據(jù)結(jié)果而且三維立體效果不強，費時費力，還得不出理想效果。人工對比分析機械設(shè)計制造方案，不能進行極細化分析，很多都是粗略的、大概的分析，甚至很多工程忽略，機械設(shè)計方案的問題暴露不出來。

4.2 數(shù)據(jù)分析數(shù)量明顯增加

隨著人們對機械設(shè)也計制造的要求的提高，機械設(shè)計總體復(fù)雜程度不斷提高，機械設(shè)計的個性化要求也不斷發(fā)展，設(shè)計種類也趨于多樣化。種類繁多、個性化、復(fù)雜化的要求加大了機械設(shè)計制造所需處理數(shù)據(jù)量。機械設(shè)計制造需要對產(chǎn)品特性在設(shè)計階段進行預(yù)估，這樣可以大大降低機械設(shè)計的問題。在大量數(shù)據(jù)需要處理的情況下，機械設(shè)計制造中應(yīng)用仿真技術(shù)的優(yōu)越性更加突出，在模型建立測試后即可定下理想方案。

4.3 節(jié)約設(shè)計成本

仿真技術(shù)具有建立二維、三維模型的功能，可進行機械制造過程的模擬。在現(xiàn)階段技術(shù)、產(chǎn)品研發(fā)需要投入大量資金，需要滿足行業(yè)個性化發(fā)展的需求。機械設(shè)計制造運用的人工越多相對來說所需費用越高，仿真技術(shù)可以使大量的繁瑣的重復(fù)性的簡單工作都讓計算機來實現(xiàn)，讓人從這些機械化的工作中解放出來。機械模型的建立在計算機中實現(xiàn)，這樣可以降低以前建造實體模型的費用。仿真技術(shù)可以縮短研發(fā)機械制造產(chǎn)品的時間，提高研發(fā)效率，進而節(jié)約機械設(shè)計成本。

4.4 機械設(shè)計效果顯著

航天、醫(yī)療、軍事、化工等方面需要的機械設(shè)計制造產(chǎn)品的質(zhì)量要求很高，在實際過程中，任何一個機械設(shè)計產(chǎn)品的完成都需要無數(shù)次的反復(fù)認證，計算機的高運算性能保證了機械設(shè)計制造的質(zhì)量。

5 結(jié)語

機械設(shè)計制造的發(fā)展與仿真技術(shù)水平密切相關(guān)，在計算機技術(shù)快速發(fā)展的今天，機械設(shè)計制造人員要加快仿真技術(shù)與機械設(shè)計制造過程的結(jié)合。仿真技術(shù)通過對機械設(shè)計制造過程的模擬，使機械設(shè)計制造人員提前掌握機械設(shè)計制造的相關(guān)信息，對機械結(jié)構(gòu)的參數(shù)進行分析，得出最優(yōu)化的機械設(shè)計制造方案。仿真技術(shù)的發(fā)展會降低機械設(shè)計制造的研發(fā)成本，給機械設(shè)計制造業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。因此，研究仿真技術(shù)如何更好地在機械設(shè)計制造過程中發(fā)揮作用是今后重要的研究課題。