楊佳

摘 要：將計算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械行業(yè)中能促進(jìn)機(jī)械制造技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展，也是機(jī)械制造行業(yè)未來的發(fā)展趨勢。在機(jī)械設(shè)計制造中應(yīng)用計算機(jī)仿真技術(shù)表現(xiàn)出較強(qiáng)的分布性特征、集成化特征以及較廣的分布范圍。目前，計算機(jī)仿真技術(shù)被廣泛應(yīng)用到機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計、機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)加工、機(jī)械產(chǎn)品復(fù)雜數(shù)據(jù)分析以及大中型機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計中，確保了機(jī)械設(shè)計制造向更高的層次發(fā)展。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)仿真技術(shù);機(jī)械設(shè)計;機(jī)械產(chǎn)品

中圖分類號：TB486;TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）25-0070-03

Research on Mechanical Design and Manufacturing

Based on Computer Simulation Technology

YANG Jia

（Eastern Liaoning University，Dandong Liaoning 118003）

Abstract： Applying computer simulation technology to the machinery industry can promote the continuous innovation and development of machinery manufacturing technology， and it is also the future development trend of the machinery manufacturing industry. The application of computer simulation technology in mechanical design and manufacturing shows strong distribution characteristics， integration features and wide distribution range. At present， computer simulation technology is widely used in structural design of mechanical products， production and processing of mechanical products， and complex data analysis of mechanical products. As well as the design of medium and large-scale mechanical products， it has ensured that mechanical design and manufacturing will develop to a higher level.

Keywords： computer simulation technology;mechanical design;mechanical products

機(jī)械制造行業(yè)對促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用，機(jī)械制造產(chǎn)品已經(jīng)運(yùn)用到各行各業(yè)，從人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫母鞣N電器產(chǎn)品、外出時乘坐的各種交通工具，再到飛機(jī)、輪船以及導(dǎo)彈等都屬于機(jī)械產(chǎn)品。由此可見，機(jī)械行業(yè)的發(fā)展關(guān)系到我國社會的未來發(fā)展，與每個人都息息相關(guān)。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計工作主要通過人腦構(gòu)思，然后再通過繪圖工具將想法轉(zhuǎn)化為圖紙，再根據(jù)圖紙將產(chǎn)品制造出來。這種工作方式對設(shè)計人員的技術(shù)能力要求較高、工作效率低且容易出錯。另外，這種方式只能將產(chǎn)品完全制作出來才能檢驗設(shè)計的正確性，不僅增加了制造成本，也浪費了大量的時間。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)繪圖得到了廣泛應(yīng)用，其不僅能利用三維軟件將設(shè)備模型建立出來，還可以通過各種仿真軟件檢測設(shè)計的合理性，由此提高了產(chǎn)品的應(yīng)用效果。另外，計算機(jī)仿真技術(shù)還可以實現(xiàn)不同區(qū)域設(shè)計人員共同參與同一產(chǎn)品設(shè)計，有效改善了機(jī)械設(shè)計制造行業(yè)的現(xiàn)狀。

1 機(jī)械設(shè)計制造中仿真技術(shù)的主要特征

1.1 分布性特征

將計算機(jī)技術(shù)與仿真軟件技術(shù)融合到一起，更加突出了機(jī)械制造行業(yè)中仿真技術(shù)的分布性特征。這是因為機(jī)械設(shè)計制造行業(yè)離不開仿真技術(shù)的應(yīng)用，而計算機(jī)仿真技術(shù)實際上是基于虛擬網(wǎng)絡(luò)衍生出來的，這就使得技術(shù)設(shè)計人員能在不同的場所從事共同的產(chǎn)品設(shè)計，能對產(chǎn)品各個參數(shù)進(jìn)行共同修改與設(shè)計，從而使計算機(jī)仿真技術(shù)表現(xiàn)出較強(qiáng)的分布性特征[1]。

1.2 適用范圍廣

計算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用對促進(jìn)機(jī)械設(shè)計行業(yè)的快速發(fā)展具有重要作用，從機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計到最后的測試環(huán)節(jié)，仿真技術(shù)都能發(fā)揮非常大的功效。在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計階段，計算機(jī)仿真軟件能將設(shè)想轉(zhuǎn)化成三維模型，便于設(shè)計人員更直觀地查看到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。在測試階段，計算機(jī)仿真技術(shù)能將測試數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件中，從而計算出產(chǎn)品的各項性能。在實際機(jī)械設(shè)計過程中，計算機(jī)仿真技術(shù)使用范圍較大，能模擬出機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的受力情況[2]。

1.3 集成化特征

集成化特征是機(jī)械設(shè)計制造中仿真技術(shù)最顯著的特征。通過計算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用，能將機(jī)械設(shè)計制造中的產(chǎn)品開發(fā)過程與生產(chǎn)制造過程以虛擬的方式建設(shè)出來。此外，實現(xiàn)仿真技術(shù)的方式也較為多樣，因此計算機(jī)仿真技術(shù)也表現(xiàn)出較強(qiáng)的多樣性[3]。

2 計算機(jī)仿真技術(shù)在機(jī)械設(shè)計制造中的應(yīng)用

2.1 在機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

機(jī)械產(chǎn)品是通過多個零部件或者子裝配體以焊接、螺栓固定等方式組合到一起的。要確保組裝出的產(chǎn)品符合使用要求，就必須要保證每個零部件設(shè)計的合理性以及加工的精確性[4]。目前，隨著計算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用，機(jī)械工程師在產(chǎn)品設(shè)計過程中，會對產(chǎn)品進(jìn)行建模，之后對模型進(jìn)行模擬試驗，并根據(jù)試驗結(jié)果對其中的零部件進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，然后對優(yōu)化后的模型進(jìn)行模擬試驗，通過多次試驗對比，從而選出最優(yōu)的設(shè)計方案。在仿真過程中，可以借助SolidWorks、Pro/E以及UG等三維仿真軟件實現(xiàn)機(jī)械結(jié)構(gòu)的動態(tài)展示。技術(shù)人員可以在計算機(jī)上對三維模型進(jìn)行任意角度和方位轉(zhuǎn)動，也可以對模型細(xì)節(jié)部分進(jìn)行放大處理，能清晰地觀看機(jī)械產(chǎn)品的內(nèi)部構(gòu)造。如果在動態(tài)展示中存在部件干涉情況，設(shè)計人員也能及時進(jìn)行調(diào)整。這些三維軟件具有功能強(qiáng)大、操作簡單及使用便捷等優(yōu)點，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計中[5]。圖1為使用SolidWorks三維軟件建立的機(jī)器臂模型。

2.2 在機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)加工中的應(yīng)用

將計算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品加工，能為機(jī)械產(chǎn)品加工提供極大便利，為實際生產(chǎn)加工過程提供強(qiáng)大的保障。例如，在使用數(shù)控車床加工零件時，通過應(yīng)用計算機(jī)仿真技術(shù)，可以建立出待加工零件的模型，再利用建好的三維模型轉(zhuǎn)化成圖紙或者數(shù)控程序，將程序?qū)霐?shù)控車床中就可以進(jìn)行零件加工[6]。另外，使用數(shù)控磨床進(jìn)行產(chǎn)品磨削加工時，可以對計算機(jī)編程軟件生產(chǎn)的程序進(jìn)行預(yù)演示，設(shè)計人員可以通過計算機(jī)觀看加工的具體步驟，并檢驗程序有無錯誤。再如，在使用數(shù)控銑床進(jìn)行銑削加工時，根據(jù)產(chǎn)品圖紙創(chuàng)建三維零件模型，將建好的模型導(dǎo)入仿真軟件中，對銑削步驟以及原理進(jìn)行檢驗。

2.3 在機(jī)械產(chǎn)品復(fù)雜數(shù)據(jù)分析中的應(yīng)用

在進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計時，先根據(jù)使用要求設(shè)計相應(yīng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，將設(shè)計好的零部件組裝成產(chǎn)品，再對產(chǎn)品進(jìn)行試驗，通過試驗數(shù)據(jù)對產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，這是每個機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)的主要程序。通常情況下，機(jī)械產(chǎn)品內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜程度越高，開發(fā)周期就越長，給產(chǎn)品設(shè)計工作帶來極大困擾。計算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用能有效改善這種問題。在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，會出現(xiàn)較多計算，有零件尺寸核算，也有部件受力情況計算。計算機(jī)輔助軟件可以代替人工快速完成計算，節(jié)省了大量的時間，同時也有效提高了運(yùn)算準(zhǔn)確性，大大地縮減了產(chǎn)品開發(fā)周期。此外，計算機(jī)仿真技術(shù)還可以對機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行受力分析，清楚地展示產(chǎn)品部件的受力情況與形變尺寸，能確保產(chǎn)品設(shè)計的合理性與科學(xué)性[7]。圖2為使用三維軟件繪制的機(jī)械產(chǎn)品受力分析圖。

2.4 在大中型機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用

在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計中，經(jīng)常會遇見體積較大、內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的大中型機(jī)械產(chǎn)品。這類產(chǎn)品設(shè)計中包含了許許多多的零部件，在進(jìn)行生產(chǎn)加工時也相當(dāng)困難。當(dāng)設(shè)計工程師在進(jìn)行此類產(chǎn)品設(shè)計時，經(jīng)常會出現(xiàn)零部件裝配問題，這主要是因為機(jī)械產(chǎn)品本身涵蓋的零部件較多，并且不能實現(xiàn)一次性裝配。這些問題的出現(xiàn)影響了大中型機(jī)械產(chǎn)品的使用穩(wěn)定性，造成使用單位不能正常生產(chǎn)，進(jìn)而給公司帶來損失。計算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用，能在計算機(jī)上完成零件的仿真裝配，在裝配過程中及時發(fā)現(xiàn)零部件問題，并且能通過動態(tài)模擬的方式觀看設(shè)備運(yùn)行情況，確保大中型設(shè)備的產(chǎn)品質(zhì)量[8]。

3 結(jié)語

將計算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計制造中具有非常重要的意義，能有效提高機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的效率與質(zhì)量，縮減產(chǎn)品設(shè)計周期，降低產(chǎn)品設(shè)計中的成本，促進(jìn)機(jī)械設(shè)計行業(yè)向信息化與智能化方向發(fā)展。

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