虚拟样机技术在印刷机械设计中的应用

虚拟样机技术在印刷机械设计中的应用

苏建

通辽日报社 内蒙古自治区通辽市028000

摘要：随着全球经济的一体化，印刷机械产品市场的竞争日益激烈。为了提高市场竞争力，必须不断缩短新产品的研发周期，提高产品质量、性能，降低开发成本。在这种需求下，以虚拟样机技术为代表的计算机技术不断发展，是一种新的现代化设计手段。运用虚拟设计的方法，可以在产品设计初期，设计、分析和评估产品的性能，确定和优化物理样机参数，从而降低新产品的开发风险，缩短开发周期，提高产品性能。

关键词：虚拟样机技术；印刷机械设计；应用

我国有很长一段时间的农业发展史，改革开放之后我国的工业才发展起来，印刷机械设计在我国工业的发展过程中扮演着非常重要的角色，在我国传统的印刷机械设计工作的过程中，一般情况下都是由工程师先根据机器的功能根据改进的需要，进行理论的选型，然后再计算结果，根据这些再画出机械零件图、部件图和装配图，最后交给车间进行试制。产品是不能直接投入生产的，我们需要对产品样品进行全方位的测试，然后根据设计进行修改，直到样品满足改进的需要。这个过程比较繁琐，同时也容易造成人力、物力以及财力的浪费，不能提高生产效率，虚拟样机技术在印刷机械设计中的应用可以很好地解决这些问题。

一、概述

虚拟样机技术就是一种虚拟的技术，它是相对于传统的制造物理实体样机而言的，主要借助计算机软硬件平台来帮助工程师构建相关的三维模型，然后依靠相关的仿真模拟系统来进行仿真模拟实验，从而帮助工程师验证该机械在实际中的运行情况，有助于及时发现设计方案中存在的各种问题和不足，以及时让设计人员加以改正，这样将大大提高机械设计的效率。简言之，该技术是以计算机为平台，借助CAD 模型制图等为基础，采用仿真模拟技术的一种机械设计技术。

虚拟样机作为一种新型的机械设计方法，它可以借助先进的设计技术和管理技术，来实现对机械设计的全过程进行开发、分析和设计，可以大大提高机械设计的效率，缩短工期，提高产品设计的质量，同时也可以大大降低产品设计所需的整体成本，有利于企业市场竞争力的提高。

二、虚拟样机技术在机械设计中的应用

1、建模。第一，建立三维模型。三维模型的建立是虚拟样机技术在机械设计中应用的基础，它直接关系到机械设计的后续工作。但是数字化三维模型的建立比较复杂，它需要对一些比较复杂的零部件进行详细的设计，同时还需要考虑各种机械中各种部件的驱动关系。第二，添加约束。三维数字模型建成之后，还需要根据实际情况添加一些约束条件，利用这些约束条件将各个部件连接起来。第三，施加模型驱动。通过添加约束条件将各个零部件连接起来之后，我们还需要相应的添加驱动转矩和驱动力。

2、有限元分析。我们所说的有限元分析是研究机械动力分析的一个重要因素，有限元分析可以进行一些比较准确的分析，比如对印刷机械的一些结构部件以及运动的性能进行分析，有限元分析最大的优点就是通用性比较强。

3、控制、机械系统联合仿真。根据实际情况，我们了解到我国传统的机械开发，其机械系统与控制系统是相互独立的两个部分，彼此独立。传统的机械设计，不能使二者形成有效的互动，所以实际的机械设计效果可能不太理想。而虚拟样机技术很好地是二者融合到一起，实现了二者的有效融合。

三、虚拟样机技术在具体机械设计中的应用

1、虚拟样机在包装机械设计中的应用。包装机械是一种典型的机电产品，它具有自动化程度高等特征.在对其进行设计的过程中，它对控制性能、动力学、运动学、机械结构以及构件联系性等方面的要求和标准均较高，所以单纯的依靠传统的实体样机已经不能满足生产的要求，而虚拟样机的应用则可以很好地解决上述存在的问题。虚拟样机技术在包装机械设计中的应用可以大大提高设计的质量和效率，增强设计产品的稳定性和工作性能，同时也可以节省生产成本，增加企业效益。在虚拟样机在包装机械设计中已经得到了快速的普及和应用，其设计技术已经逐渐成熟，将各种数据借助计算机来进行三维模型的构建，并结合生产的实际情况来对包装机械进行设计，同时对于设计中可能产生的各种故障等问题进行了及时的更正处理，大大提高了产品的质量，同时也降低了生产成本，为客户提供了更优质的服务.然而，我国在该方面的研究和应用还非常欠缺，下面就包装机械中应用虚拟样机技术需要注意的一些问题进行探究.我们在包装机械中应用虚拟样机技术需要从机械的引进、消化、吸收和改进等方面入手。自改革开放以来，我国从国外引进了大量机械设备，以期望通过对这些机械设别进行分析和研究来提高我国的生产水平，但是结果却不尽人意.其中最重要的一个原因就是缺乏创新性，只是一味的进行仿制，没有对机械设备零件的相关设计和工作原理进行分析，所以导致仿造的效果不好.基于此，在包装机械设计中，我们需要向西方学习先进的虚拟样机技术，而不应单纯的引进先进的包装机械成品，充分利用国内外在虚拟样机技术应用方面的经验来为我国的包装机械设计服务，从而不断提升我国相关机械的生产质量。另外，我国虚拟样机在农用机械、航天以及武器制造等领域取得的一些研究成果也均可以应用于包装机械的生产和设计中.为了进一步提高虚拟样机技术在包装机械设计应用中的适用性，我们需要结合我国的包装机械设计的实际情况，不断创新设计方法和手段，只有不断创新设计费方法，才能够提高我国包装机械设计的能力，才能在激烈的国际竞争中立于不败之地。

2、虚拟样机在农业机械设计中的应用

目前，虚拟样机技术在武器制造、船舶加工、包装机械以及煤炭制造业等领域得到了普遍的应用，农业机械制造也不例外，企业得到了很好地应用，下面就虚拟样机技术在农业机械设计中的发展方向进行探究。

（1）多柔体系统的建模与仿真技术相互结合。多柔体系统动力学是以研究弹性变形和刚体运动之间耦合性的一种运动，由于其涉及的运动比较复杂，动力学计算的难度较大，所以如何借助虚拟样机模型来对其进行仿真使当下虚拟样机的一个研究重点.例如，在联合收割机中，对于各种零部件等刚体的建模与仿真技术比较成熟，但是对于如何将水稻、玉米和小麦等柔体作物建立一个完整的模型，并与收割机各部件进行综合性的仿真模拟则比较困难。

（2）协同仿真技术。协同仿真技术是指将不同学科的仿真工具进行相互结合，从而构成一种多样性的仿真系统，它可以从分发挥各仿真系统的单独特点，同时也可以实现对不同领域开发人员进行协调，进而可以实现不同领域开发人员的有效合作.现代化的农业机械是一种比较复杂的机械产品，它的设计中涵盖了众多的学科和领域.比如在农用拖拉机中如何将控制系统与机械系统进行有效的系统仿真模拟等。

总之，虚拟样机技术在印刷机械设计中的应用大大地提高了产品设计的效率，缩短了产品研发的周期，提高了产品的质量与性能，除此之外，还大大地降低了设计成本。虚拟样机技术的应用属于一项伟大的创新，根据实验结果发现虚拟样机技术的发展前景是比较好的，是符合时代发展的潮流的，相信虚拟样机技术在我国未来的发展会更好。  

参考文献：

[1]卢建湘.虚拟样机技术在机械设计过程中的应用[J].赤峰学院学报(自然科学版),2018(17):45-47.

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[3]沙玲.基于ADAMS的虚拟样机技术在印刷机械中的应用[J].全国机械设计年会,2019.

[4]姚荣庆.虚拟样机技术及其在印刷机械行业中的应用研究 [J].轻工机械，2017(2):36-38.