计算机仿真技术在工程陶瓷加工技术中的应用

作者简介：王红娟（1982.1），女，汉族，河南武陟人，工程硕士，讲师，从事计算机技术研究

摘 要：在工程陶瓷加工的过程中，由于其工序较多、工艺复杂且牵涉到的内容十分丰富，因此施工进度往往会受到不利的影响，使用传统加工方法技术水平较低，陶瓷合格率处于较低的水平。将计算机仿真技术应用到工程陶瓷的加工过程中，可以充分发挥计算机仿真技术的优势，提高工程陶瓷的加工管理水平，本文首先阐述了计算机仿真技术的概念，指出了计算机仿真技术在工程陶瓷技术中运用的特点和意义，最后就计算机仿真技术在工程陶瓷加工技术中的应用提出了自己的意见和建议。

关键词：仿真技术；
工程陶瓷；
应用

1 前言

随着我国机械制造和航天工业技术的迅速发展，工程陶瓷技术具备了耐高温、耐磨损、耐腐蚀和高硬质的特点。因此在上述领域得到了广泛的应用，充分满足了现代科学技术对材料性能的需要。工程陶瓷形式多样，结构复杂，而且产品品质也到达到了较高的水平，这些都对工程陶瓷的加工制造工艺提出了更高的要求。传统工程产品设计和制造过程相分离，产品从设计到生产定型需要反复的实验和修改，使用了“经验+实验”的制作模式。这对工程陶瓷技术发展造成了较大的阻碍，其产品开发模式和技术亟待进一步的发展和创新。随着计算机技术的发展，使得工程陶瓷制造技术出现了革命性的变化。采用计算机模拟技术模拟工程陶瓷生产过程，不仅可以验证陶瓷的生产工艺选择是否合理，也可以使得其生产工艺得到较大的优化，缩短产品的研发周期，节省了大量的人力物力，使得陶瓷产品的品质得到了较大的提升。

2计算机仿真技术概述

2.1计算机仿真技术的定义

所谓计算机仿真是在控制理论、相似理论、信息处理技术和计算技术等理论基础之上建立起来的，以计算机和相关的物理效应设备为工具，利用计算机仿真模型试验真实或者假想的系统，并借助专家经验和相关领域的数据和资料分析和研究实验结果，最后做出决策的试验性科学。也就是说，计算机仿真是以计算机为工具，在仿真理论指导下对相关研究对象进行模拟的技术。

2.2计算机仿真技术的发展

我们纵观计算机仿真技术的发展历史可以发现，计算机仿真主要经过了四个发展阶段：第一，模型试验阶段。运用了原始的仿真思想，其模型试验是建立在物理模型基础上的，其柔性和精度都处于较低的水平；
第二，数字化仿真阶段。采用计算机计算分析，但是计算结果只能在记录文件和图表上表达出来，严重缺乏直观形象性；
第三，图像化仿真阶段。使用了立体的图形图像技术来表达仿真结果；
第四，虚拟仿真技术阶段。不仅可以用三维图形技术对计算结果进行展示，而且采用特殊装置可以给人身临其境的感觉。

2.3计算机仿真技术的发展趋势

未来的计算机仿真技术的发展趋势主要体现在以下几个方面：第一，分布式。这既是数据分布发展的必然，也是在分布式计算环境中实时显示的重要手段；
第二，协同式。在高速主干网的不断普及使用的背景下，计算机仿真可以实现高速協同的效果，使得应用共享得到普及；
第三，沉浸式。使用的显示设备是沉浸式的，用户对数据的感受变得更加直观，并可以在结果分析中发挥突出作用；
第四，网络化。网络技术推动了计算机仿真技术更快的在各个行业普及。

3计算机仿真技术在工程陶瓷技术中运用的特点和意义

3.1计算机仿真技术在工程陶瓷技术中运用特点

由于在工程陶瓷制造中使用了计算机仿真技术，可以快速的对于比较和分析多种工程陶瓷制作方案，大量的设计时间以及人力物力都可以因此被节省下来，所以计算机仿真技术在工程陶瓷加工方面占有十分重要的作用。利用计算机可以进行快速计算的特点，计算机仿真技术在较短的时间内模拟出若干个可操作的工程制造方案，并且还可以以此为基础，解决工程陶瓷加工中遇到的问题，并且拿出对应的解决方案，从而使得工程陶瓷可以被快速有效的加工出来，为高效率的工程陶瓷制作打下坚实的基础。同时，运用计算机模拟仿真技术仅仅需要使用计算机软件就可以完成工程陶瓷的工艺设计及模拟实验，同样一个软件编程可以用来重复计算与模拟实验，这是实际中的物理实体模型无法比拟的，使用计算机仿真技术可以在工程陶瓷技术制作中降低经济投入，使得陶瓷工程项目的投入成本得到了有效的控制。最后，使用计算机仿真模拟技术得到的工程陶瓷制造方案，比使用传统方法设计出来的方案更具可靠性，通过计算机精密计算与分析相关的数据，能够成功建立仿真模型，且能够提前分析各种内外因素对工程陶瓷制作工艺的影响，使工程陶瓷的制造可以提前预防及避免可能遇到的风险。由此可见，计算机仿真技术在工程陶瓷技术中的应用范围极其广泛，可以发挥至关重要的作用，其强大的作用与实力是其他模拟技术无法比拟的。

3.2计算机仿真技术在工程陶瓷技术中运用的意义

首先，有效提高了工程陶瓷加工的工作效率。当前社会的发展趋势就是计算机仿真加工设备替代了传统的加工设备，目前来看，工程陶瓷加工是一个非常复杂的过程，而且对工人的操作技术也提出了较高的要求，一旦操作失误就会造成严重的后果，运用计算机仿真技术可以很好的避免失误，从而保证了工程陶瓷加工的准确率。

其次，有效避免出现失误，提高工程陶瓷的加工的准确度。计算机仿真技术在工程陶瓷加工中的应用，在正式的加工工艺实施之前可以通过计算机反复的模拟训练，通过计算机模型的仿真，能够有效地检查出刀工程陶瓷成型正确与否，也能够检查出来烧结和机械加工的工序是否正确，所以，模拟仿真技术提高了陶瓷加工的准确度。

最后，有效地保护陶瓷加工设备的延长使用寿命。通过虚拟仿真技术进行制作工艺的演示，能够有效地避免实际加工操作失误给陶瓷产品造成的损害，从而有效地延长了加工设备的使用寿命，提高了工程陶瓷加工企业的经济效益。

4计算机仿真技术在工程陶瓷技术中的运用

4.1计算机仿真技术在工程陶瓷技术中运用的流程

第一，设计建立仿真加工系统。工程陶瓷计算机仿真加工系统的构建是建立在加工设备和与之相对应信息的基础上的，而且在具体的运用中还要能够根据实际加工系统的变化进行调整和维护。这个虚拟仿真加工系统的构建是建立在计算机动态加工软件基础上的，构建了陶瓷的部件和工件的模型，然后加工组装成模拟仿真加工设备系统，再利用CAD或者是CAM的数控编程功能生成模型，这样虚拟仿真加工的模型和信息的准备已经可以提前完成；
第二，虚拟仿真加工系统的加工设备建模。这是计算机仿真加工工程陶瓷系统的关键模型，也是实际加工设备在虚拟仿真条件下生成的数字化的模型，具体包括了工程陶瓷产品加工设备的几何模型和运动模型，其中几何模型就是用CAD系统设计出来的，几何模型的构建就是根据实际陶瓷产品的尺寸、大小建模，然后把设备装配起来，形成虚拟的加工设备；
运动模型是数控程序下可以进行调整的模型；
第三，虚拟仿真加工功能的实现。在建立了数加工设备的模型之后，就要把计算机的仿真加工的功能使用出来，首先要检查计算机仿真加工程序，确立它们各自的翻译模块，然后检查运动仿真和道具的功能，同时要保证加工工艺符合标准。

4.2 陶瓷烧结过程显徽组织的模拟

纳米材料处于原子和分子的微观与宏观之间，具有小尺寸、复杂结构、高集成度和强相互作用的优点，其电、磁、光、热、力、化学性能全面优于传统材料，应用前景极为广阔，因此在工程陶瓷加工中也得到了广泛的运用，在计算机模拟技术和计算机材料科学飞速发展的背景下，在介观尺度和宏观尺度上陶瓷烧结的模型化和数值模拟已经是大势所趋。陶瓷顺粒显微组织的计算机仿真模拟主要体现在以下几个方面：（1）计算机模拟陶瓷烧结时晶粒生长；
（2）计算机模拟显微组织致密化的计算机;（3）计算机模拟纳米颗粒合成;（4）计算机模拟陶瓷颗粒与接触面的热相互作用。其中，对介观尺度烧结显微组织演化进行模拟，对于陶瓷烧结的性能预测最为关键。

4.3陶瓷烧结过程的演示设计

陶瓷的烧结结果受到了多方因素的影响，其中陶瓷的坯体材料、形状、厚度、含水量等都是影响烧结效果的重要因素。调节坯体的温度场可以对上述因素进行很好的调整。这就要求我們用计算机仿真技术模拟陶瓷坯体烧结过程温度场数值模拟，在陶瓷生产数值模拟中具有举足轻重的地位。具体来说，我们针对工程陶瓷的加工烧制特点以及技术特性，可以运用计算机建立仿真演示模块，具体可以用来演示陶瓷烧制过程中的各种影响因素的数据采集、信息查检，并在三维施工模型上进行动态管理。该演示系统的主要功能是通过上述四个模块来实施的。借助这些仿真模块，可以对陶瓷烧制过程中的升温速度、冷却速度、最高止火温度和保湿时间进行仿真和模拟。可以建立有效的模型三维显示，以便于对相关的细节进行分析与讨论，通过信息查询与检索的模块，可以对三维模型图中点击某一处进行详细的查询，查询需要的各种信息，用于调查与研究，基于三维模块，可以有效地将施工场地以陶瓷的三维图形在屏幕之中动态的演示，同时将各种需要的厚度、材料、形状、厚度、含水量全部显示在大屏幕下方的信息框当中，并及时的调整和更新，在应用模型模块，可以建立人机互动的界面，提高用户与仿真虚拟的交互体验，使得用户使用计算机仿真取得更好的效果。

5结 语

综上所述，计算机仿真技术在工程陶瓷技术中的广泛应用有效地提高了陶瓷加工的工作效率，显著提升了陶瓷制品的质量，对计算机仿真技术的广泛应用起到了促进的作用。这要求我们在工程陶瓷烧制过程中充分运用虚拟仿真技术，必规范有序的开展各项工作，确保该技术的优势充分发挥出来，全面提高我国工程陶瓷制作水平。

参考文献

[1]方赵林， 王卫红. 计算机仿真技术在工程陶瓷加工技术中的应用[J]. 中国陶瓷， 2006， （5）：56-58.

[2]熊露， 李其江， 唐敏，等. 计算机仿真技术在陶瓷釉料工艺中的应用[J]. 佛山陶瓷， 2014（03）：43-44.

[3]方斌，黄传真，许崇海. 仿真技术在切削，磨削加工和陶瓷刀具开发中的应用[J]. 机械工程师， 2005， （08）：24-26.

[4]刘月明. 磨削过程建模与点磨削工艺的若干研究[D]. 东北大学， 2012.

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