虛擬樣機技術及其在印刷機械行業中的應用研究

石敏

摘?要：隨著我國社會經濟的迅速發展，在激烈的市場競爭環境中，印刷機械要想進一步提升市場競爭力必須要不斷提升產品質量、縮短更新周期、降低研發成本。在這一迫切需求下，虛擬樣機技術為代表的計算機技術不斷發展并應用與印刷機械行業中。對此，本文就虛擬樣機技術進行簡單的闡述，然后對其在印刷機械行業中的應用進行簡單的分析與研究并提出一些可供參考的意見與措施。

關鍵詞：虛擬樣機;印花機械;應用;研究

經濟全球化背景下，世界各國經濟政治文化聯系日益緊密，市場競爭越來越激烈。從整體上來看，印刷機械不斷朝向高質量、高速度、高精度、多功能、多色組和自動化控制等方面更迅速發展。以當前處于國際領先水平的德國海德堡等企業為例，他們的企業發展道路與成功經驗非常值得我們借鑒。當前，他們已經基本實現了產品設計的數字化、滿足客戶需求的個性化、零部件通用化、品種多樣化、生產管理現代化，而這些特點正是我國企業正在追尋的目標。企業要想實現生存與發展，就必須要采用標準化的管理及生產方法，從而減少資源浪費、降低成本、縮短周期、提升質量。我們必須要重新審視印刷機械的總體發展思路，只有擁有具有競爭力的核心技術才能夠促進企業的跨越式發展。

1.虛擬樣機概述

自上世紀八十年代以來，隨著計算機技術的迅速發展，一項名為計算機輔助工程技術應運而生。在機械工程當中，虛擬樣機技術又稱為機械動態仿真技術。工程師首先在計算機上建立虛擬樣機的模型，然后對改模型進行多種動態性能的分析，最后再結合實際情況對所涉及的樣機加以改進，最后再利用數字化的形式將傳統的實物樣機予以替代。從某種程度上來說，通過虛擬樣機技術的應用，極大的簡化了機械產品的設計、研發過程，有效提升了產品開發周期并有效控制研發成本，尤其是在產品質量及性能上均能夠獲得大幅提升。隨著虛擬樣機的進一步發展，此技術收到了廣大工業發達國家、科研機構及企業的廣泛重視，并將虛擬技術引入并應用于各自的產品開發當中，取得了良好的經濟效益。

據國際行業權威人士分析，機械工程領域產品內采用虛擬樣機技術的試驗研究方法，將取代傳統的機械系統實物實驗研究法，計算機數字化仿真技術將在未來的一段時間內迅速發展并深入應用到工業生產當中。虛擬樣機技術研究范圍主要在機械系統運動學與動力學上，其關鍵內容在于如何采用計算機對機械系統的運動學與力學進行分析，并確定出系統內各構建運動所需的作用力、反作用力等。對此，本文將虛擬樣機技術在實際工程中的具體應用做出簡要分析，進一步探求虛擬樣機技術在印刷機械行業中的使用方法及應用效果。

2.虛擬樣機技術在印刷機械行業中的關鍵技術

2.1研究內容

2.1.1選用虛擬樣機技術軟件

同傳統的CAD/CAE/CAM相比，虛擬樣機技術與其技術最大的差別在于前者是面向產品零部件的分析、設計、制造與生產，主要目的在如何提高零部件性能及質量，而虛擬樣機技術關鍵在于如何以提升整體產品質量與性能、降低產品制造的成本為目的，是系統化的分析、設計與制造。就目前而言，美國ADAMS、德國SIMPACK、比利時DADS、韓國RECUEDVN已經能夠基本實現數字化樣機軟件分析。另外，鑒于印刷機械行業本身是一種集機電、氣、聲、光電與一體的復雜機械系統，引入如何準確找到適應印刷機械特點的運動學、動力學特征分析與仿真軟件非常重要，從而進行充分的調研并在此基礎上做出準確選擇。

2.1.2原型機選擇

隨著科學技術的不斷進步，印刷機械逐漸呈現出多功能、多色組、自動化、模塊化、標準化、高速度、高精度的發展趨勢。當前，在國外先進急性上穩定因素可達每小時16000～19000張，因此我們在對原型機進行選型時也要注重選擇能夠明顯提升轉速的機型，這樣一來，一些高速機型所需的結構如前規預定位、滾筒、遞紙等結構將成為優先選擇且具有改進空間的機構;其次在色組上，國外四色已經達到普及，五色、六色、八色數量相當多，因此我們在選型時要摒棄傳統的選擇單色機的觀念，從而在整體上促進產品的升級換代;在多功能方面，國外基本實現專色印刷、UV上光、雙面上色等能夠滿足消費者個性化的特色;模塊化方面國外多色機組在生產運行當中基本實現標準化生產，用戶處組裝之后可直接投入使用。從上述幾個方面都可以看出，我們在選擇原型機的過程中必須要具備產品向標準化發展的思路，因為只有這樣，我們才能夠促進我國印刷制造行業的整體進步，并解決印刷機行業中當前所面對的一系列問題。

2.1.3其他

在原型機數字化建模、功能虛擬樣機實現、數字物理樣機實現、虛擬樣機的虛擬測試與實際效果評估、軟件的二次開發、印刷機開發平臺的建設上都需要我們加大研究力度，對印刷機械行業做出具體分析并將虛擬樣機技術應用到其中去。

2.2關鍵問題

2.2.1確定影響整機性能的原理性因素

影響整機性能的原理因素主要包括以下幾個方面，分別為機構的動力學分析、機構的運動學分析、高速狀態下柔性沖擊對紙張傳遞準確性的影響程度、高速化對制造、印刷精度的影響、在運行當中印刷機所產生的震動情況。

2.2.2科學選擇高速化解決方案

對高速化解決方案加以解決要充分考慮以下幾個問題，分別為影響印速的因素分析、機器關鍵機構的模擬分析、多色機的開發、無軸傳動的應用、觸紙傳遞系統研究等新型機構設計問題。

2.2.3搭建模塊化的產品設計開發體系

要想建立模塊化的產品設計及開發體系必須要對以下問題充分考慮，其中主要有如何達成適應用戶需求的多功能配置方案、滿足個性化需求的產品設計標準化、印刷機械模塊化的設計研究、產品研發的通用化、系列化等問題。

3.結語

虛擬樣機技術作為一門剛剛發展起來的技術，在國外發達工業國家得到了成功實踐，為我國制造業水平的提升提供了有效參考。當前，我國已經有很多行業逐步實施虛擬樣機的技術，尤其是在印刷行業中，虛擬樣機技術的應用已經得到了有效體現，相信在不久的未來，我國印刷機制造水平將會逐步趕超國際先進水平。

參考文獻：

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