石敏

摘?要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中，印刷機(jī)械要想進(jìn)一步提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力必須要不斷提升產(chǎn)品質(zhì)量、縮短更新周期、降低研發(fā)成本。在這一迫切需求下，虛擬樣機(jī)技術(shù)為代表的計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展并應(yīng)用與印刷機(jī)械行業(yè)中。對(duì)此，本文就虛擬樣機(jī)技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的闡述，然后對(duì)其在印刷機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析與研究并提出一些可供參考的意見與措施。

關(guān)鍵詞：虛擬樣機(jī);印花機(jī)械;應(yīng)用;研究

經(jīng)濟(jì)全球化背景下，世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)政治文化聯(lián)系日益緊密，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈。從整體上來看，印刷機(jī)械不斷朝向高質(zhì)量、高速度、高精度、多功能、多色組和自動(dòng)化控制等方面更迅速發(fā)展。以當(dāng)前處于國(guó)際領(lǐng)先水平的德國(guó)海德堡等企業(yè)為例，他們的企業(yè)發(fā)展道路與成功經(jīng)驗(yàn)非常值得我們借鑒。當(dāng)前，他們已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)字化、滿足客戶需求的個(gè)性化、零部件通用化、品種多樣化、生產(chǎn)管理現(xiàn)代化，而這些特點(diǎn)正是我國(guó)企業(yè)正在追尋的目標(biāo)。企業(yè)要想實(shí)現(xiàn)生存與發(fā)展，就必須要采用標(biāo)準(zhǔn)化的管理及生產(chǎn)方法，從而減少資源浪費(fèi)、降低成本、縮短周期、提升質(zhì)量。我們必須要重新審視印刷機(jī)械的總體發(fā)展思路，只有擁有具有競(jìng)爭(zhēng)力的核心技術(shù)才能夠促進(jìn)企業(yè)的跨越式發(fā)展。

1.虛擬樣機(jī)概述

自上世紀(jì)八十年代以來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，一項(xiàng)名為計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。在機(jī)械工程當(dāng)中，虛擬樣機(jī)技術(shù)又稱為機(jī)械動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)。工程師首先在計(jì)算機(jī)上建立虛擬樣機(jī)的模型，然后對(duì)改模型進(jìn)行多種動(dòng)態(tài)性能的分析，最后再結(jié)合實(shí)際情況對(duì)所涉及的樣機(jī)加以改進(jìn)，最后再利用數(shù)字化的形式將傳統(tǒng)的實(shí)物樣機(jī)予以替代。從某種程度上來說，通過虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，極大的簡(jiǎn)化了機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、研發(fā)過程，有效提升了產(chǎn)品開發(fā)周期并有效控制研發(fā)成本，尤其是在產(chǎn)品質(zhì)量及性能上均能夠獲得大幅提升。隨著虛擬樣機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展，此技術(shù)收到了廣大工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家、科研機(jī)構(gòu)及企業(yè)的廣泛重視，并將虛擬技術(shù)引入并應(yīng)用于各自的產(chǎn)品開發(fā)當(dāng)中，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

據(jù)國(guó)際行業(yè)權(quán)威人士分析，機(jī)械工程領(lǐng)域產(chǎn)品內(nèi)采用虛擬樣機(jī)技術(shù)的試驗(yàn)研究方法，將取代傳統(tǒng)的機(jī)械系統(tǒng)實(shí)物實(shí)驗(yàn)研究法，計(jì)算機(jī)數(shù)字化仿真技術(shù)將在未來的一段時(shí)間內(nèi)迅速發(fā)展并深入應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。虛擬樣機(jī)技術(shù)研究范圍主要在機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)上，其關(guān)鍵內(nèi)容在于如何采用計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)與力學(xué)進(jìn)行分析，并確定出系統(tǒng)內(nèi)各構(gòu)建運(yùn)動(dòng)所需的作用力、反作用力等。對(duì)此，本文將虛擬樣機(jī)技術(shù)在實(shí)際工程中的具體應(yīng)用做出簡(jiǎn)要分析，進(jìn)一步探求虛擬樣機(jī)技術(shù)在印刷機(jī)械行業(yè)中的使用方法及應(yīng)用效果。

2.虛擬樣機(jī)技術(shù)在印刷機(jī)械行業(yè)中的關(guān)鍵技術(shù)

2.1研究?jī)?nèi)容

2.1.1選用虛擬樣機(jī)技術(shù)軟件

同傳統(tǒng)的CAD/CAE/CAM相比，虛擬樣機(jī)技術(shù)與其技術(shù)最大的差別在于前者是面向產(chǎn)品零部件的分析、設(shè)計(jì)、制造與生產(chǎn)，主要目的在如何提高零部件性能及質(zhì)量，而虛擬樣機(jī)技術(shù)關(guān)鍵在于如何以提升整體產(chǎn)品質(zhì)量與性能、降低產(chǎn)品制造的成本為目的，是系統(tǒng)化的分析、設(shè)計(jì)與制造。就目前而言，美國(guó)ADAMS、德國(guó)SIMPACK、比利時(shí)DADS、韓國(guó)RECUEDVN已經(jīng)能夠基本實(shí)現(xiàn)數(shù)字化樣機(jī)軟件分析。另外，鑒于印刷機(jī)械行業(yè)本身是一種集機(jī)電、氣、聲、光電與一體的復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)，引入如何準(zhǔn)確找到適應(yīng)印刷機(jī)械特點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)特征分析與仿真軟件非常重要，從而進(jìn)行充分的調(diào)研并在此基礎(chǔ)上做出準(zhǔn)確選擇。

2.1.2原型機(jī)選擇

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，印刷機(jī)械逐漸呈現(xiàn)出多功能、多色組、自動(dòng)化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、高速度、高精度的發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)前，在國(guó)外先進(jìn)急性上穩(wěn)定因素可達(dá)每小時(shí)16000～19000張，因此我們?cè)趯?duì)原型機(jī)進(jìn)行選型時(shí)也要注重選擇能夠明顯提升轉(zhuǎn)速的機(jī)型，這樣一來，一些高速機(jī)型所需的結(jié)構(gòu)如前規(guī)預(yù)定位、滾筒、遞紙等結(jié)構(gòu)將成為優(yōu)先選擇且具有改進(jìn)空間的機(jī)構(gòu);其次在色組上，國(guó)外四色已經(jīng)達(dá)到普及，五色、六色、八色數(shù)量相當(dāng)多，因此我們?cè)谶x型時(shí)要摒棄傳統(tǒng)的選擇單色機(jī)的觀念，從而在整體上促進(jìn)產(chǎn)品的升級(jí)換代;在多功能方面，國(guó)外基本實(shí)現(xiàn)專色印刷、UV上光、雙面上色等能夠滿足消費(fèi)者個(gè)性化的特色;模塊化方面國(guó)外多色機(jī)組在生產(chǎn)運(yùn)行當(dāng)中基本實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，用戶處組裝之后可直接投入使用。從上述幾個(gè)方面都可以看出，我們?cè)谶x擇原型機(jī)的過程中必須要具備產(chǎn)品向標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展的思路，因?yàn)橹挥羞@樣，我們才能夠促進(jìn)我國(guó)印刷制造行業(yè)的整體進(jìn)步，并解決印刷機(jī)行業(yè)中當(dāng)前所面對(duì)的一系列問題。

2.1.3其他

在原型機(jī)數(shù)字化建模、功能虛擬樣機(jī)實(shí)現(xiàn)、數(shù)字物理樣機(jī)實(shí)現(xiàn)、虛擬樣機(jī)的虛擬測(cè)試與實(shí)際效果評(píng)估、軟件的二次開發(fā)、印刷機(jī)開發(fā)平臺(tái)的建設(shè)上都需要我們加大研究力度，對(duì)印刷機(jī)械行業(yè)做出具體分析并將虛擬樣機(jī)技術(shù)應(yīng)用到其中去。

2.2關(guān)鍵問題

2.2.1確定影響整機(jī)性能的原理性因素

影響整機(jī)性能的原理因素主要包括以下幾個(gè)方面，分別為機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、高速狀態(tài)下柔性沖擊對(duì)紙張傳遞準(zhǔn)確性的影響程度、高速化對(duì)制造、印刷精度的影響、在運(yùn)行當(dāng)中印刷機(jī)所產(chǎn)生的震動(dòng)情況。

2.2.2科學(xué)選擇高速化解決方案

對(duì)高速化解決方案加以解決要充分考慮以下幾個(gè)問題，分別為影響印速的因素分析、機(jī)器關(guān)鍵機(jī)構(gòu)的模擬分析、多色機(jī)的開發(fā)、無軸傳動(dòng)的應(yīng)用、觸紙傳遞系統(tǒng)研究等新型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)問題。

2.2.3搭建模塊化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)體系

要想建立模塊化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及開發(fā)體系必須要對(duì)以下問題充分考慮，其中主要有如何達(dá)成適應(yīng)用戶需求的多功能配置方案、滿足個(gè)性化需求的產(chǎn)品設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、印刷機(jī)械模塊化的設(shè)計(jì)研究、產(chǎn)品研發(fā)的通用化、系列化等問題。

3.結(jié)語

虛擬樣機(jī)技術(shù)作為一門剛剛發(fā)展起來的技術(shù)，在國(guó)外發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家得到了成功實(shí)踐，為我國(guó)制造業(yè)水平的提升提供了有效參考。當(dāng)前，我國(guó)已經(jīng)有很多行業(yè)逐步實(shí)施虛擬樣機(jī)的技術(shù)，尤其是在印刷行業(yè)中，虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)得到了有效體現(xiàn)，相信在不久的未來，我國(guó)印刷機(jī)制造水平將會(huì)逐步趕超國(guó)際先進(jìn)水平。

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