仿真技术在TCL电视产品设计制造过程的应用
高树军
[摘 要]计算机仿真技术是指通过利用应用程序对问题进行分析和处理的一种实用技术。其主要特点是效率高、安全性高以及性能强大等，目前已成为系统分析和评估等使用的重要技术之一。在其发展的过程中，大致经历了3个时期，即早期的模拟仿真、后来的混合仿真、逐渐完善的数字仿真阶段。随着社会的发展，计算机仿真技术已逐步运用到社会生产的各个领域，在一定程度上促进了企业产品的制造，进而提升其经济实力和竞争能力。本文对仿真技术在机械设计制造行业中的应用进行介绍，指出了仿真技术对该行业的重要性，从模型的创建、变换、和实验三个方面阐述了仿真技术实现的步骤，从齿轮设计、结构件设计、复杂机械加工等方面对仿真技术在机械设计制造中的应用进行探析。
[关键词]机械设计制造；仿真技术；作用；实现；应用
中图分类号：TH122；TH16；TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0362-01
引言
计算机仿真技术是借助计算机与相关软件，以多种学科和理论为基础，以计算机及其软件为工具对系统进行实验研究的理论和方法体系，问题的分析和解决是通过虚拟实验的方法达成的，是一门结合了多种学科和理论的综合性技术。早期的计算机仿真又被称作蒙塔卡罗方法，是一门用随机数通过实验求解随机问题的方法。随着科技的发展科学与工业技术有了长足的发展之后而确定下来的，而且伴随着科学与工业技术的发展，计算机仿真技术随之发展。用自己特有的方式影响着人们的生活。计算机仿真主要经历了三个比较大的阶段，即模拟机仿真、模拟-数字混合机仿真和数字机仿真。
一、仿真技术对机械设计制造行业的作用
仿真技术指的是设计人员以计算机为载体，通过利用相关软件建立数据模型，对各性能参数进行分析从而选择最优的设计方案，与传统的设计方法相比安全可靠、使用灵活，大大节约了资金，也节约了反复制造实物的时间，因其不需要制造实物而又被称为虚拟样机技术。现代的机械设计制造行业中，因为很多系统设计非常复杂，数据量庞大，在实验中存在很多难题，因此需要在计算机中建立相对应的模型对其进行仿真，对其各项参数性能等进行分析。在机械设计制造的初期，设计人员只要根据不同的方案在仿真软件中建立虚拟样机，便可以完成对不同假设的虚拟实验，选择最优方案或者对方案进行改进都非常方便。在机械设计制造行业中使用仿真技术不仅可以使计算更加精確，提升研发质量，而且也在一定程度上提升了研发效率，节约了研发资金。
二、计算机仿真的实现
1、模型的创建
通过编辑条件和约束条件的要求，根据要研究的目标或问题，首先需要建立起一个能够达到条件需求的可靠的、准确的计算机仿真系统。然后，运用相关学科的知识把这个系统通过数学表达式准确地阐述出来，阐述的内容就是计算机仿真的核心数学模型。
2、模型的变换
运用相关的、恰当的计算机算法和计算机语言，把抽象出来的模型通过数学表达式转换成计算机能够处理的形式，这种模型就是计算机方针的基础-仿真模型。实现这个过程，既可以根据自身需要研发一个新的系统，也可以把当下市面上已有的仿真软件拿来直接运用。
3、模型的实验
将创建的仿真模型输入电脑中，运行仿真模型会获取一系列的仿真结果，这就是模型的仿真实验。由于是按照先期设计的实验方案来运行的，所以仿真实验是一件很简单的事情。但是，仿真的结果又应该按照什么标准来衡量呢？这就需要具体辩析仿真结果的可靠性，检验仿真结果可靠性主要有两种方法（置信通道法和仿真过程的反向验证法）。
三、机械设计制造过程中的仿真技术应用
1、在齿轮设计研究中的应用
齿轮是机械装备的主要基础零部件，作为其主要部件对其进行仿真研究具有重要意义，很多的科研工作者在这方而做了相关研究。如运用Visuallisp语高可以从几何角度研究齿轮任何端而齿形的建模和传动仿真；圆弧针齿行星传动的动力学研究也能运用电脑仿真技术；利用计算机仿真研究了影响止交而齿轮传动接触点的主要参数（包括主动齿轮与刀具齿数差、齿数比、模数等）；在齿轮泵的齿轮研发设计中也很好的应用了计算机仿真。计算机仿真技术在齿轮泵的齿轮设计与制造中，同样有养重要的应用。
2、机械结构设计
一般来说，机械产品的组装要求都较高，涉及的零部件较多。为保证已经完成制定的工艺活动能够顺利实现，在对新产品进行开发和研究的过程中，机械产品的相关机构是否能够正常地完成事先设定的动作，机构相互之间的运动能否实现合理配合，机构之间有无互相影响或干涉的部分存在以及如何确定各类的机构融合形式或设计方案来更好地适应设计指标等等，这种种难题和麻烦都需要通过计算机仿真技术的应用来实现有效解决。
通常规模较大的立体机械设计程序都会自动准备一个机构仿真的功能运用，在模拟条件下设计完成的装配体能够实现对机构的运动轨迹和方式进行虚拟演示，这种应用程序大多较为直观和便捷。同时，这类应用程序根据装配的数值进行自动机构数据的运算，并且智能添加相关的附加设备，例如弹簧和运动发生器等。若要实现运动学的仿真，对主运动构件进行设定即可，还能实现多方位的观察和监测，应用程序还可同时对产生干扰的程序进行检测，以帮助设计者进行检验和审核。
3、在复杂数值计算分析方而的应用
新型技术的应用使得大多数计算程序繁杂的分析更加简单明了、计算难度降低，从而降低了计算的时间成本，规避了无意义的、水平较低的人力耗费，使得计算效率更高、速度更快以及精确度更高，在新产品的开发和研究设计的方而发挥了巨大作用。
机械产品研发程序大多是从理论设计开始，到接下来的廓形设计、细节设计、实验、细节修改到再次实验的循环过程，直到产品达到相关的生产标准，其中仿真技术的运用帮助产品研发和设计，在最大程度上降低了财力成本和时间成本的耗费。对包装产品的动力学虚拟样机进行技术分析，能够获取产品构造的强度应力、运动状态以及其他相关参数，通过对相关数值的运算和研究可以发现其中的潜在风险和质量问题等，从而提高其开发和生产效率。
4、在复杂机械加工研究方面的应用
机械加工是机械设计制造行业的生产基础，使用计算机仿真有助于发现其深层次机理，为增强机械加工的性能和质量供给了强有力的理论支持。在数控加工中，利用计算机辅助数控加工模块编制CNC机床的零件加工程序，用生成的图形信息或者数据通过转换变成控制指令，然后设置加工参数等。在磨削加工方面，创建的数学模型描述磨削过程是以时间变化为依据的，这样生成的计算机仿真模型能够预先推测评估磨削的行为和质量，为磨削加工过程的最优化、自动化、虚拟化提供了必要的前提条件。模型建立在变进给过程磨削功率的变化量之上，通过计算机仿真能得到最佳磨削方案可用在实际磨削加工中。在铣削加工方面，建立铣切削过程的动力学模型，开发出切削振动仿真的通用软件，就可以用数字仿真技术来探讨铣削振动的机理和条件。在电火花切割方面，建立多轴联动加工复杂曲面的计算机仿真模型，就可以对电火花加工工艺进行效果的预估、参数的最优化。
结语
随着经济规模的扩大，现代工业技术得以迅速发展，各生产步骤和工艺越来越复杂，因此，必须借助自动测试和仿真等计算机技术帮助设计者对设计方案进行优化尤其是伴随着仿真技术在机械设计制造中的使用，实现了设计者从复杂庞大的信息中对机械部件或者加工过程的最优化控制，解决了传统机械设计制造过程中无法实现的问题。
参考文献
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