虚拟样机技术及其在印刷机械行业中的应用研究

石敏

摘 要：随着我国社会经济的迅速发展，在激烈的市场竞争环境中，印刷机械要想进一步提升市场竞争力必须要不断提升产品质量、缩短更新周期、降低研发成本。在这一迫切需求下，虚拟样机技术为代表的计算机技术不断发展并应用与印刷机械行业中。对此，本文就虚拟样机技术进行简单的阐述，然后对其在印刷机械行业中的应用进行简单的分析与研究并提出一些可供参考的意见与措施。

关键词：虚拟样机;印花机械;应用;研究

经济全球化背景下，世界各国经济政治文化联系日益紧密，市场竞争越来越激烈。从整体上来看，印刷机械不断朝向高质量、高速度、高精度、多功能、多色组和自动化控制等方面更迅速发展。以当前处于国际领先水平的德国海德堡等企业为例，他们的企业发展道路与成功经验非常值得我们借鉴。当前，他们已经基本实现了产品设计的数字化、满足客户需求的个性化、零部件通用化、品种多样化、生产管理现代化，而这些特点正是我国企业正在追寻的目标。企业要想实现生存与发展，就必须要采用标准化的管理及生产方法，从而减少资源浪费、降低成本、缩短周期、提升质量。我们必须要重新审视印刷机械的总体发展思路，只有拥有具有竞争力的核心技术才能够促进企业的跨越式发展。

1.虚拟样机概述

自上世纪八十年代以来，随着计算机技术的迅速发展，一项名为计算机辅助工程技术应运而生。在机械工程当中，虚拟样机技术又称为机械动态仿真技术。工程师首先在计算机上建立虚拟样机的模型，然后对改模型进行多种动态性能的分析，最后再结合实际情况对所涉及的样机加以改进，最后再利用数字化的形式将传统的实物样机予以替代。从某种程度上来说，通过虚拟样机技术的应用，极大的简化了机械产品的设计、研发过程，有效提升了产品开发周期并有效控制研发成本，尤其是在产品质量及性能上均能够获得大幅提升。随着虚拟样机的进一步发展，此技术收到了广大工业发达国家、科研机构及企业的广泛重视，并将虚拟技术引入并应用于各自的产品开发当中，取得了良好的经济效益。

据国际行业权威人士分析，机械工程领域产品内采用虚拟样机技术的试验研究方法，将取代传统的机械系统实物实验研究法，计算机数字化仿真技术将在未来的一段时间内迅速发展并深入应用到工业生产当中。虚拟样机技术研究范围主要在机械系统运动学与动力学上，其关键内容在于如何采用计算机对机械系统的运动学与力学进行分析，并确定出系统内各构建运动所需的作用力、反作用力等。对此，本文将虚拟样机技术在实际工程中的具体应用做出简要分析，进一步探求虚拟样机技术在印刷机械行业中的使用方法及应用效果。

2.虚拟样机技术在印刷机械行业中的关键技术

2.1研究内容

2.1.1选用虚拟样机技术软件

同传统的CAD/CAE/CAM相比，虚拟样机技术与其技术最大的差别在于前者是面向产品零部件的分析、设计、制造与生产，主要目的在如何提高零部件性能及质量，而虚拟样机技术关键在于如何以提升整体产品质量与性能、降低产品制造的成本为目的，是系统化的分析、设计与制造。就目前而言，美国ADAMS、德国SIMPACK、比利时DADS、韩国RECUEDVN已经能够基本实现数字化样机软件分析。另外，鉴于印刷机械行业本身是一种集机电、气、声、光电与一体的复杂机械系统，引入如何准确找到适应印刷机械特点的运动学、动力学特征分析与仿真软件非常重要，从而进行充分的调研并在此基础上做出准确选择。

2.1.2原型机选择

随着科学技术的不断进步，印刷机械逐渐呈现出多功能、多色组、自动化、模块化、标准化、高速度、高精度的发展趋势。当前，在国外先进急性上稳定因素可达每小时16000～19000张，因此我们在对原型机进行选型时也要注重选择能够明显提升转速的机型，这样一来，一些高速机型所需的结构如前规预定位、滚筒、递纸等结构将成为优先选择且具有改进空间的机构;其次在色组上，国外四色已经达到普及，五色、六色、八色数量相当多，因此我们在选型时要摒弃传统的选择单色机的观念，从而在整体上促进产品的升级换代;在多功能方面，国外基本实现专色印刷、UV上光、双面上色等能够满足消费者个性化的特色;模块化方面国外多色机组在生产运行当中基本实现标准化生产，用户处组装之后可直接投入使用。从上述几个方面都可以看出，我们在选择原型机的过程中必须要具备产品向标准化发展的思路，因为只有这样，我们才能够促进我国印刷制造行业的整体进步，并解决印刷机行业中当前所面对的一系列问题。

2.1.3其他

在原型机数字化建模、功能虚拟样机实现、数字物理样机实现、虚拟样机的虚拟测试与实际效果评估、软件的二次开发、印刷机开发平台的建设上都需要我们加大研究力度，对印刷机械行业做出具体分析并将虚拟样机技术应用到其中去。

2.2关键问题

2.2.1确定影响整机性能的原理性因素

影响整机性能的原理因素主要包括以下几个方面，分别为机构的动力学分析、机构的运动学分析、高速状态下柔性冲击对纸张传递准确性的影响程度、高速化对制造、印刷精度的影响、在运行当中印刷机所产生的震动情况。

2.2.2科学选择高速化解决方案

对高速化解决方案加以解决要充分考虑以下几个问题，分别为影响印速的因素分析、机器关键机构的模拟分析、多色机的开发、无轴传动的应用、触纸传递系统研究等新型机构设计问题。

2.2.3搭建模块化的产品设计开发体系

要想建立模块化的产品设计及开发体系必须要对以下问题充分考虑，其中主要有如何达成适应用户需求的多功能配置方案、满足个性化需求的产品设计标准化、印刷机械模块化的设计研究、产品研发的通用化、系列化等问题。

3.结语

虚拟样机技术作为一门刚刚发展起来的技术，在国外发达工业国家得到了成功实践，为我国制造业水平的提升提供了有效参考。当前，我国已经有很多行业逐步实施虚拟样机的技术，尤其是在印刷行业中，虚拟样机技术的应用已经得到了有效体现，相信在不久的未来，我国印刷机制造水平将会逐步赶超国际先进水平。

参考文献：

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[2]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.2007（02）.

[3]韩晓良.扩大印刷机械设备出口指南[J].印刷杂志.2005（01）.