虚拟样机技术在印刷机械设计中的应用分析

黄步先 滕军平 王圣柏 车建通

摘要：为解决印刷机械在新商品研发中的隐患，本文以印刷机械的实际设计为例，对虚拟样机工艺在印刷机械设计方向上的运用进行研究，提出了一定解决措施，以期为设计人员提供参考。

关键词：虚拟样机;印刷机械;设计

引言：在过往的印刷机械设计作业期间，所应用的設计模式，花费的时间长，样机的制作花费大，通常难以符合市面上对于新机型的快速更新迭代需要，造成了对于精力与资金的极大损耗。所以，务必应用符合新时代的设计方式，也就是虚拟样机工艺，用以改良印刷机械的设计方式。

一、印刷机械设计面临现状

通过对于我国现阶段具备的模切器械，包含海外的部分模切器械展开仔细钻研探究之后可以得出结论，在模切器械提升速度之后，影响模切精细程度的关键的因素，便是对于纸的定位时长过短。以此为基础进行解析，海内外模切器械对于纸的定位以及传递结构的机理大致上并无差别[1]。

二、虚拟样机在其中的应用

定位以及传递结构的作业流程为：大链轮引导链条（分为长短相同的小段）朝着模压方位进行定期的间歇活动。在上段链条所携的纸，处在模压情况下的同一时间，下段链条同样来到了取纸点。与此同时，大链轮以及链条都为非运动状态。并且，摆动板上摆至水平位置，纸沿摆动板传递至此，同时，通过固定于摆动板之上的规矩部分实现定位，随即传递至链条上方的咬纸牙处。传递结束之后，摆动板下摆。在上段链条所携的纸结束了模压作业，并在大链轮的引导之下，接着朝向前方活动的过程中，重新获得纸的链条，会随其行动一直至模压处，周而复始。

在某段链条处在取纸点时，进行静止取纸，一直到其即将远离取纸点，所花费的时长通常仅为整体循环的2/5。此2/5的时长包括对于纸的定位时长。同时，该2/5的时长并非仅仅用于纸的定位。为避免产生结构对其的影响，链条位于取纸点之后，摆动板方能够上摆;同时摆动板需要在链条远离取纸点重新前行前下摆，加以规矩等的固定时长，切实应在对纸定位的时长通常未达到该2/5时长的1/2。能够明确的是，对纸定位的时长本来便已经非常短促，伴随器械速率的持续提升，对纸定位的可用时长将会更为短缺。而众所周知，定位时长的短缺，会对于模切精细程度造成极大的制约。

对此，制定了改良方式，取得全新的对纸定位以及传递的结构，会极大地延展对纸定位的时长。

新的结构放弃了传统的摆动板，设置传递纸张的吸嘴。纸在结束定位之后，转交给传递纸张的吸嘴;吸嘴进行水平方向上的行动，转交向链条，随即下摆回到此间位置。对于气体流动的把控与吸嘴的轨道行动均能够通过凸轮结构落实，如上操作均特别容易去落实。

新的机构同传统结构的差异在于：传统的对纸定位会受到链条传送系统的影响，需要待到链条达到取纸点之后，摆动板方可以上摆至水平位置，随即纸才落位，进行定位。但改良后，对纸的定位相较而言比较自主，其能够在链条尚未达到取纸点之前便进行对纸的定位，同时，在链条远离取纸点之前，传递至其处便可。如此对定位的时长便得到了极大的延展。

对于纸张传递系统的每次运转而言，除负责纸张传递的吸嘴传递纸张以及回归原位之外，其它的时候均能够用以开展对纸的定位。在改良之后，对纸定位的时长即便在提升速度时，甚至会较传统结构于较低速度的情形中还要再长。

在确认设计规划后，结合模切器械的技术需要，展开结构型号选取，经过解析比对，选定了应凸轮——连杆结构最为最开始的设计规划。选取修正梯形加速度规律最为随之运动零件的行动规律，确认结构数据，展开设计核算，应用SOLIDWORKS软件进行模型建立。

接下来的问题重点在于，针对设计出的商品而言，能否符合需要？与此前的设计方式不同，不必迅速前往车间结合蓝图制造零部件，而是应用全新的方式，也就是运用虚拟样机工艺，用以检查验证设计出的样品，能否符合运用需求。在此，应当运用ADAMS（机械系统动力学自动分析）。ADAMS软件为美国机械动力公司研发的虚拟样机解析软件，能够用以预先测量机械系统的能效、活动空间、撞击检验、最大荷载值以及核算有限元的输入荷载等。其运用交互式集合环境、零件库、约束库以及力库，建立全方位数据化的机械系统图形模型，对虚拟样机系统展开运动学、静力学以及动力学解析其速率、输出位置移动、速度以及反作用力曲线。

在ADAMS的窗口中，能够直观地展开图形模型的建立，ADAMS具备对于各类图形模型建立手段的支持。一旦应用其它的专业模型建立手段，在建模之后再导入至ADAMS中，会带来极大的便利。所以，将设计蓝图通过SOLIDWORKS建立模型之后，导入至ADAMS中，同时分别落实如下作业，便能够通过ADAMS展开模拟以及检查试验。

首先，添加约束，例如圆柱副以及铰接副等;其次，设置构成的物理性质，例如原料等;最后，展开拟真核算解析，设置输出模式等。

将新设计的模切器械递纸牙结构导入至ADAMS之后，结合ADAMS展开结构动力学、运动学以及弹性动力学解析，直观地取得设计出商品的具体能效。此处以结构的弹性动力学解析流程为例，阐述实际运用的方式。

模切器械的发展态势为器械速率持续提升，同时器械的物理质量逐渐降低。所以，在结构设计的过程中，需要顾及到伴随器械物理质量的降低，结构部件的柔韧度提高，柔韧的结构部件在外界施加的力与惯性的影响下，便将出现形变，进而将令结构的实际活动同设定活动彼此出现差异。同时伴随速率的提升，惯性的作用会极大提升，该种情况将更为明显。因此，务必要对设计的新型结构展开弹性动力学解析，用来检查试验结构在快速的状态中能否符合精确程度的需要。

首先，由于连杆受到的力较为明显，并且属于连通结构上部与下部的关键部件，其柔韧度的改变对于结构的精准成吨存在较大影响，所以需要将连杆置换为柔性体。（器械转动速度设定成9000r/h）。

其次，将柔性体放入结构中，替代此前的刚性体部件，剩余结构维持此前状态，再度展开配置，对结构展开活动拟真，得到纸张传递牙的位置移动曲线。

最后，同代替之前纸张传递牙的位置移动曲线展开对比计算，得到彼此随着时间的差别改变的曲线[2]。

即便在速度极快的状态下（9000r/h），结构的差异同样处于极小的空间

中，峰值是0.01mm，远小过器械0.10mm误差的需要，符合设计需要。

结论：总而言之，本文对印刷机械中的模切器械展开机构革新型设计，在设计出参数之后，并未依据此前的方式来试验制作样品，选择应用了以虚拟样机为基础的分析软件ADAMS，用以展开结构的动力学、运动学以及弹性动力学解析，依据结果显示，所设计的结构符合设计需要。

参考文献：

[1]吴家祺.嘉谊关宗玉：让印机制造绽放青春之美[J].印刷经理人，2021（04）：68-69.

[2]中国印工协“十四五”规划课题研究成果隆重发布[J].网印工业，2021（07）：6-13.