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        仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計制造過程中的應(yīng)用

        2020-01-19 14:01:34胡澤中國人民解放軍海軍701工廠
        環(huán)球市場 2020年26期
        關(guān)鍵詞:仿真技術(shù)機(jī)械設(shè)計機(jī)械設(shè)備

        胡澤 中國人民解放軍海軍701工廠

        仿真技術(shù)能改變機(jī)械設(shè)計和制造的方式,并隨著計算機(jī)等技術(shù)的發(fā)展變得更加全面。所以,需要合理將仿真應(yīng)用在機(jī)械行業(yè)中,推動機(jī)械設(shè)計和制造水平的提升。

        一、仿真技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計制造的優(yōu)勢

        (一)充分優(yōu)化設(shè)計方案

        傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計制造行業(yè)在設(shè)計產(chǎn)品時,很難進(jìn)行優(yōu)化工作,因為設(shè)計人員需要通過人工試驗獲得數(shù)據(jù),以及依靠自身的專業(yè)知識、想象來完成設(shè)計方案,整個設(shè)計過程并不直觀,非常耗費設(shè)計者的精力和時間。更重要的是,如果設(shè)計出現(xiàn)錯誤很難得到足夠的提示,最終會造成機(jī)械的質(zhì)量問題,增加不必要的損失。通過使用仿真技術(shù),能充分利用計算機(jī)技術(shù)將機(jī)械設(shè)計的三維圖形展現(xiàn)出來,幫助設(shè)計人員更好地完成每個環(huán)節(jié)的設(shè)計工作,實現(xiàn)對設(shè)計方案的充分優(yōu)化。

        (二)用數(shù)據(jù)分析提升水平

        隨著時代發(fā)展,對機(jī)械設(shè)計的精度也在不斷提升,而保證精度就需要有數(shù)據(jù)分析作為支撐。使用仿真技術(shù)可以自動對機(jī)械進(jìn)行模擬,通過建立模型分析機(jī)械設(shè)備的性能,以保證產(chǎn)品總體質(zhì)量。同時,設(shè)計人員也能夠利用仿真環(huán)境下所提供的三維數(shù)據(jù)實時判斷機(jī)械設(shè)備的設(shè)計效果,軟件會及時發(fā)出提示幫助設(shè)計人員糾正錯誤,最終定制出最為理想的方案[1]。在航天、醫(yī)療、軍事等機(jī)械設(shè)計制造的工作中,仿真已經(jīng)成為不可缺少的工作步驟。

        (三)節(jié)約設(shè)計成本

        通過仿真技術(shù)可以建立機(jī)械設(shè)計的二維和三維模型,進(jìn)行機(jī)械制造和運轉(zhuǎn)模擬。模擬下的結(jié)果和真實結(jié)果比較接近,能幫助設(shè)計人員優(yōu)化設(shè)計,優(yōu)化機(jī)械設(shè)計方案。在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計中,試驗所產(chǎn)生的費用非常高,導(dǎo)致設(shè)計周期比較長,增加設(shè)計的成本。仿真技術(shù)可以利用計算機(jī)模型計算,完成煩瑣而且重復(fù)性的工作,降低制造實體模型的費用和提升產(chǎn)品的研發(fā)效率,達(dá)到節(jié)約設(shè)計成本的目的。

        二、仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計制造過程中的應(yīng)用

        (一)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計

        機(jī)械設(shè)計需要保證機(jī)械內(nèi)部各個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定運行,通過使用仿真技術(shù)可以在機(jī)械實際運轉(zhuǎn)之前對機(jī)械進(jìn)行調(diào)試和實驗,幫助設(shè)計人員迅速完成機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,保證機(jī)械的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的合理性[2]。大型的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,更要注重每一個零件的銜接,避免因為偏差導(dǎo)致嚴(yán)重的機(jī)械故障,使用仿真技術(shù),能在機(jī)械安裝之前對機(jī)械結(jié)構(gòu)的運行情況進(jìn)行模擬,不僅能給出機(jī)械運行后的結(jié)果,設(shè)計人員也可以在模擬過程中觀察機(jī)械設(shè)備內(nèi)部的情況,發(fā)現(xiàn)機(jī)械的問題,從而做好部件之間的銜接和提升機(jī)械的精度。例如展示機(jī)械運行中內(nèi)部的各種碰撞和受力情況,設(shè)計人員就可以準(zhǔn)確地進(jìn)行調(diào)整,提升工作效率和保證便捷性。

        (二)齒輪設(shè)計

        齒輪是機(jī)械中不可缺少的基礎(chǔ)性零件,一些特殊的機(jī)械往往會對齒輪也進(jìn)行獨特的設(shè)計,以滿足機(jī)械的運行需求。所以,齒輪設(shè)計工作會投入大量的財力、物力,并且讓設(shè)計人員也要投入大量的精力。由于機(jī)械設(shè)備中會有很多規(guī)格不同、大小不同的齒輪,如果齒輪存在精度不足,或者規(guī)格設(shè)計不合理,就會影響整個機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定運行,不利于保證機(jī)械的精度和使用壽命。而通過使用仿真技術(shù),就能對所用到的齒輪進(jìn)行模擬,優(yōu)化齒輪的設(shè)計。設(shè)計人員可以觀察仿真軟件中的齒輪工作狀態(tài),以及針對性地研究某個齒輪和整個設(shè)備的契合度,選擇最符合設(shè)備需求的齒輪,提升齒輪設(shè)計的科學(xué)性和合理性。仿真軟件也能自動地對所需要的齒輪進(jìn)行計算,為設(shè)計人員提供建議,減少設(shè)計人員的工作壓力。

        (三)復(fù)雜機(jī)械加工研究

        機(jī)械制造的過程中,機(jī)械零件的精細(xì)加工是十分重要的工作,為了能夠確保機(jī)械設(shè)備的正常運轉(zhuǎn),就需要對機(jī)械零件進(jìn)行嚴(yán)格的檢測,防止因為零件質(zhì)量不足導(dǎo)致機(jī)械不能正常運轉(zhuǎn)。通過仿真技術(shù),能夠?qū)α闼闃?gòu)件進(jìn)行分析和檢測,研究機(jī)械內(nèi)部的結(jié)構(gòu)問題,幫助人員進(jìn)行零件制造方式的調(diào)整。比如在進(jìn)行磨削加工的工作中,只需要設(shè)計程序就可以自動進(jìn)行仿真實驗,分析如何控制磨削加工的質(zhì)量和精度,以及提升工作的效率,調(diào)整之后繼續(xù)進(jìn)行檢測,最終得到加工方式的最優(yōu)解。

        (四)數(shù)值計算

        計算機(jī)在機(jī)械加工和制造工作中已經(jīng)得到了廣泛的普及,尤其是計算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)計算能力,降低了機(jī)械加工和制造工作的壓力。通過做好編程工作,能充分地應(yīng)用計算機(jī)的數(shù)值計算能力。例如為了對設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化,就需要有計算機(jī)來對磨損等問題進(jìn)行計算,優(yōu)化機(jī)械的結(jié)構(gòu)設(shè)計從而提升壽命。

        三、仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計制造中的應(yīng)用前景

        (一)互聯(lián)網(wǎng)將提升仿真技術(shù)的優(yōu)勢

        隨著科技的不斷進(jìn)步,互聯(lián)網(wǎng)開始遍布人類生活的各個方面,在制造業(yè)中也有了越來越重要的地位。仿真技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合,能豐富仿真技術(shù)的功能,增加其應(yīng)用場景。例如,通過使用云計算的方式,可以對機(jī)械設(shè)計進(jìn)行遠(yuǎn)程計算和分析,提升計算的精度和效率;也可以不斷對仿真軟件的工具箱進(jìn)行更新,滿足設(shè)計和制造行業(yè)的需求。

        (二)仿真技術(shù)智能化

        智能技術(shù)是近些年技術(shù)發(fā)展的熱門,使得計算機(jī)智能化已經(jīng)成為人們所關(guān)注的話題。由于機(jī)械制造行業(yè)相對于其他工作比較煩瑣,所以很容易導(dǎo)致大量的人力、物力消耗,通過使用智能技術(shù),能代替人完成高重復(fù)性的工作,解放設(shè)計人員[3]。并且在智能技術(shù)水平不斷提升的背景下,也能自動完成一些簡單的機(jī)械設(shè)計,推動制造業(yè)的發(fā)展。

        四、結(jié)束語

        仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計和制造中擁有明顯的優(yōu)勢,可以提升設(shè)計的合理性,保證機(jī)械的制造效率和質(zhì)量。隨著未來技術(shù)的發(fā)展,仿真技術(shù)將會更為廣泛地使用在機(jī)械設(shè)計和制造當(dāng)中,不斷滿足行業(yè)和社會的新需求。

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