陳曉桐

（福建商學(xué)院 福建 福州 350001）

0.引言

現(xiàn)今，各地區(qū)經(jīng)濟(jì)體系化發(fā)展的逐步加快，使制造業(yè)技術(shù)更替速度有所提升，為有效提高制造加工技術(shù)生產(chǎn)水平與能力及適應(yīng)現(xiàn)有的市場發(fā)展環(huán)境。做好制造加工過程模擬仿真技術(shù)應(yīng)用尤為必要，是未來階段制造加工技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的必要條件，也是推動制造加工技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)代化與智能化發(fā)展的重要動力來源。

1.制造加工中模擬仿真技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容

制造加工技術(shù)應(yīng)用推動工業(yè)制造技術(shù)現(xiàn)代化發(fā)展，是工業(yè)生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)。早期階段的制造加工技術(shù)應(yīng)用主要采用人工化技術(shù)操作，對技術(shù)人員技術(shù)水平依賴性較高，且加工生產(chǎn)能力有限?，F(xiàn)階段制造加工技術(shù)發(fā)展主要采用數(shù)字化及機(jī)械化技術(shù)控制，有效提高基礎(chǔ)加工生產(chǎn)力及生產(chǎn)水平，使工業(yè)加工制造能力達(dá)到新的高度。雖然數(shù)字化制造加工生產(chǎn)總體而言能夠滿足市場產(chǎn)品生產(chǎn)需求，但實(shí)際質(zhì)量難以切實(shí)保障，部分?jǐn)?shù)字化制造加工產(chǎn)品過于粗糙，使制造加工綜合性效益有所下降。而在人工加工技術(shù)操作階段，由于技術(shù)人員技術(shù)水平參差不齊，相關(guān)的加工產(chǎn)品參數(shù)并不一致，即便同時批次產(chǎn)品生產(chǎn)也難以保障產(chǎn)品數(shù)據(jù)統(tǒng)一性，在此技術(shù)應(yīng)用發(fā)展環(huán)境下，將模擬仿真技術(shù)有效運(yùn)用制造加工方面勢在必行，成為未來階段制造加工發(fā)展的主要方向。模擬仿真技術(shù)應(yīng)用基于計算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用，是現(xiàn)代制造加工管理及加工生產(chǎn)的重要組成部分。通過計算機(jī)數(shù)據(jù)對比及機(jī)械設(shè)備操作行為控制，實(shí)現(xiàn)對加工出產(chǎn)品參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一化管理，并在現(xiàn)有基礎(chǔ)上對產(chǎn)品進(jìn)行精細(xì)化加工處理，使制造加工生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量得以切實(shí)保障。模擬仿真技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢不僅體現(xiàn)在質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的提高方面，在成本控制、技術(shù)生產(chǎn)能力及設(shè)備有效利用率方面，也產(chǎn)生一定的積極影響，使制造加工技術(shù)總體水平得到更深層析的升華。

2.鑄造加工及模版制作處理模擬仿真技術(shù)應(yīng)用

鑄造加工及模版制造使制造加工技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)，由于各類材料類型的基本特質(zhì)差異化明顯，所以在鑄造方面，首要考慮因素即是主要鑄造材料的選擇，而在模版制作方面，則要注重對制作處理溫度數(shù)據(jù)及制作流程等相關(guān)內(nèi)容項(xiàng)目的控制，通過模擬仿真技術(shù)降低鑄造加工及模版制造結(jié)構(gòu)缺陷，使鑄造加工應(yīng)用及模版制作處理符合制造加工處理標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 鑄造加工

鑄造加工要注意對數(shù)值模擬技術(shù)運(yùn)用，包括對凝固數(shù)值及鑄件充型數(shù)值的模擬等，通過對制造加工熱應(yīng)力數(shù)值的控制，實(shí)現(xiàn)對鑄造微觀組織模擬應(yīng)用，利用模擬過程對鑄造過程中可能發(fā)生的技術(shù)問題及加工數(shù)據(jù)控制問題進(jìn)行分析，同時采用對縮孔、松孔及熱烈缺陷產(chǎn)生過程的模擬，有效的降低鑄造加工鑄件缺陷，保障同一批次鑄件產(chǎn)品的綜合質(zhì)量，使其在后續(xù)的使用階段，在充分發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)效益的同時，能夠進(jìn)一步避免質(zhì)量問題的產(chǎn)生。

2.2 模版制作

模版是制造生產(chǎn)加工的重要內(nèi)容，涵蓋了模具、模型及制造加工切削設(shè)備等相關(guān)構(gòu)件，通過對模版制造的合理控制，實(shí)現(xiàn)對制造加工生產(chǎn)構(gòu)架質(zhì)量的提升。模版制作需要考慮模版應(yīng)力結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)溫度適應(yīng)性，傳統(tǒng)模版制造加工，均采用人工技術(shù)處理方案，相關(guān)的模版制作質(zhì)量并不過關(guān)。在模擬仿真技術(shù)應(yīng)用方面，將采用計算機(jī)輔助工程CAE 技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)控制，并模擬模版制作過程中的環(huán)境數(shù)據(jù)，根據(jù)模版使用環(huán)境及使用情況對模版制造技術(shù)應(yīng)用存在的實(shí)際問題進(jìn)行解決，從而控制模版制作殘次率，有效控制模版制作成本，提高模版制造生產(chǎn)水平，為產(chǎn)品制造加工奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。

3.精密鍛造加工的模擬仿真技術(shù)應(yīng)用

精密鍛造加工技術(shù)是制造加工技術(shù)的核心技術(shù)內(nèi)容。精密加工技術(shù)應(yīng)用不同于其余種類技術(shù)類型，該技術(shù)具備制造周期短、制造質(zhì)量高及制造用料少等相關(guān)優(yōu)勢，可有效的針對相關(guān)小型精密部件進(jìn)行生產(chǎn)加工設(shè)計，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件加工的精細(xì)化處理，并能夠?qū)⒁呀?jīng)加工完成且加工粗糙的構(gòu)件進(jìn)行二次精密加工處理，使構(gòu)件使用經(jīng)濟(jì)效益及安全效益全面性提升。模擬仿真技術(shù)在加密鍛造方面的實(shí)際應(yīng)用，主要目的在于簡化精密制造流程、降低精密制造成本與解決精密精鍛造技術(shù)難度過高問題，使精密鍛造技術(shù)可在各領(lǐng)域均可得以廣泛運(yùn)用。計算機(jī)模擬仿真技術(shù)在精密鍛造方面的實(shí)際應(yīng)用，需要從技術(shù)工藝及技術(shù)基本變量方面入手，從技術(shù)及生產(chǎn)管理控制等多個層面，對精密制造潛在風(fēng)險做好規(guī)避與控制，以此為精密制造發(fā)展應(yīng)用創(chuàng)設(shè)有利的技術(shù)應(yīng)用環(huán)境。

4.焊接加工方面的模擬仿真技術(shù)應(yīng)用

焊接是制造加工的重要流程，對焊接技術(shù)應(yīng)用的模擬仿真控制，將進(jìn)一步提高焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，解決焊接結(jié)構(gòu)毛寸數(shù)量過多及結(jié)構(gòu)形變嚴(yán)重等相關(guān)問題，使焊接技術(shù)應(yīng)用更符合現(xiàn)代制造加工技術(shù)應(yīng)用發(fā)展。傳統(tǒng)的焊接制造應(yīng)用主要采用人工技術(shù)控制，各類技術(shù)技巧運(yùn)用需要依賴技術(shù)人員操作能力，而模擬仿真技術(shù)則可在技術(shù)操作的前期階段，對焊接材料、焊接參數(shù)及焊接方法的選用等，給出相關(guān)的參考數(shù)據(jù)，方面技術(shù)人員對自動化焊接設(shè)備的有效控制，同時也為手動焊接加工處理提供了有效的參考資料，使制造加工焊接技術(shù)水平實(shí)現(xiàn)質(zhì)的跨越。

4.1 模擬仿真焊接加工技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容及背景

制造加工焊接技術(shù)需要注重對焊接應(yīng)力及形變的控制，在焊接過程中受加熱處理影響，部分材質(zhì)材料不可避免的產(chǎn)生一定的形變問題，嚴(yán)重者可能發(fā)生結(jié)構(gòu)裂縫或及結(jié)構(gòu)應(yīng)力下降問題，尤其是脆性斷裂問題的產(chǎn)生，使材料使用效果大打折扣，導(dǎo)致材料使用強(qiáng)度無法達(dá)到實(shí)際理論參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對于后續(xù)階段結(jié)構(gòu)尺寸及生產(chǎn)規(guī)格的控制，也將產(chǎn)生一定的波及，從而對制造加工造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。仿真模擬技術(shù)運(yùn)用可有效的解決以上問題，在技術(shù)運(yùn)用之前，即可將相關(guān)的焊接數(shù)據(jù)內(nèi)容在計算機(jī)設(shè)備中進(jìn)行輸入，由計算機(jī)圖像處理技術(shù)等對數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行整合，建立符合焊接處理標(biāo)準(zhǔn)模型，通過模型操作，實(shí)現(xiàn)對真實(shí)焊接場景的模擬，通過控制電弧、傳熱及力學(xué)數(shù)據(jù)，對可能發(fā)生的焊接結(jié)構(gòu)問題進(jìn)行分析，將最符合焊接材料及焊接技術(shù)應(yīng)用條件的焊接方案進(jìn)行整理推送，使技術(shù)人員對于產(chǎn)品焊接處理有更深層次的了解，為焊接操作技術(shù)應(yīng)用提供可靠的數(shù)據(jù)分析及環(huán)境模擬基礎(chǔ)。

4.2 模擬仿真焊接加工技術(shù)應(yīng)用方向與途徑

模擬仿真焊接加工內(nèi)容包括對加熱數(shù)值、形變尺寸數(shù)值、力學(xué)行為數(shù)值及應(yīng)力變化數(shù)值的監(jiān)控，相關(guān)數(shù)據(jù)內(nèi)容需要涵蓋焊接加工的各個方面，尤其是針對形變及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度控制模擬，要重視模擬環(huán)境及模擬焊接方法的合理選擇。焊接加工模擬仿真不能僅對單元數(shù)值進(jìn)行觀察，應(yīng)綜合多方面數(shù)據(jù)進(jìn)行考量，選擇不同的時間節(jié)點(diǎn)對數(shù)據(jù)平均值進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)構(gòu)擇優(yōu)選擇焊接處理方案。焊接加工對于特殊材料焊接需要進(jìn)行前期的技術(shù)試驗(yàn)，操作內(nèi)容主要以人為干預(yù)操控為主，相關(guān)的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性較差，且成本較高，難以滿足現(xiàn)代化焊接加工技術(shù)應(yīng)用需求，而模擬仿真焊接加工則能夠在較短時間內(nèi)得出更為準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，使焊接加工對焊接節(jié)點(diǎn)與焊接方式的選擇更為科學(xué)合理。

5.切削加工方面的模擬仿真技術(shù)應(yīng)用

制造加工的切削加工相比于其它技術(shù)種類技術(shù)應(yīng)用較為繁瑣，同時加工技術(shù)工藝較為復(fù)雜，所需考慮的實(shí)際加工影響因素較多。應(yīng)注重對加工細(xì)節(jié)的控制，以便保障切削加工成品符合構(gòu)件加工使用標(biāo)準(zhǔn)。模擬仿真在切削加工方面的實(shí)際運(yùn)用，需進(jìn)一步參照熱力耦合數(shù)值、工件分離斷裂數(shù)值及工件表層殘余應(yīng)力數(shù)值等，進(jìn)行合理的科學(xué)模擬運(yùn)算，進(jìn)而提高切削處理的精確性，把控切削加工技術(shù)細(xì)節(jié)，從技術(shù)優(yōu)化角度解決產(chǎn)品構(gòu)件切削速度不足及切削規(guī)格不統(tǒng)一問題?，F(xiàn)代切削設(shè)備使用精密性較高，切削模擬仿真應(yīng)重視切削力的控制，如切削力過大，則構(gòu)件應(yīng)力過高，構(gòu)件使用易受到不可控因素影響也發(fā)生不規(guī)則變形。而若切削力度過小，則難以達(dá)到實(shí)際的構(gòu)件切削使用標(biāo)準(zhǔn)，表面平滑度也相對較低，因而掌握切削力度，是切削仿真模擬加工的核心所在。

6.數(shù)控加工方面的模擬仿真技術(shù)應(yīng)用

數(shù)控加工模擬仿真技術(shù)應(yīng)用主要采用計算機(jī)圖像繪圖技術(shù)，對數(shù)控加工流程及加工細(xì)節(jié)進(jìn)行模擬?，F(xiàn)階段數(shù)控加工技術(shù)對信息技術(shù)的運(yùn)用較為全面，所以僅需選擇CAD 及CAM 制圖技術(shù)，即可實(shí)現(xiàn)對數(shù)控加工的全過程模擬，無需反復(fù)進(jìn)行模擬加工技術(shù)調(diào)試，結(jié)合數(shù)控加工環(huán)境及數(shù)控加工處理要求，便能夠在較短的時間內(nèi)分析出數(shù)控加工處理存在的實(shí)際問題，以便后續(xù)階段針對問題的產(chǎn)生原因予以解決，在現(xiàn)有的模擬仿真技術(shù)條件下，對數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用水平做深入提升，進(jìn)而使數(shù)控加工技術(shù)可在更為廣泛的領(lǐng)域得以發(fā)展應(yīng)用。

7.結(jié)語

綜上所述，制造加工的模擬仿真技術(shù)應(yīng)用對解決制造加工處理技術(shù)試驗(yàn)效益不高及生產(chǎn)質(zhì)量不佳等問題具有重要意義，是現(xiàn)代制造加工處理的重要技術(shù)種類之一。為更好的市場技術(shù)應(yīng)用環(huán)境，需要在未來階段對制造加工的模擬仿真技術(shù)應(yīng)用做好實(shí)踐優(yōu)化，進(jìn)一步提高模擬仿真的實(shí)際真實(shí)性及數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，為制造加工生產(chǎn)創(chuàng)設(shè)有利的技術(shù)應(yīng)用參考條件。