Penerapan Teknologi Prototipe Virtual dalam Desain Mesin Cetak
Kami adalah perusahaan percetakan besar di Shenzhen Cina. Kami menawarkan semua publikasi buku, pencetakan buku hardcover, pencetakan buku sampul, notebook hardcover, pencetakan buku sprial, pencetakan buku stiching sadel, pencetakan buklet, kotak kemasan, kalender, semua jenis PVC, brosur produk, catatan, buku anak-anak, stiker, semua jenis produk pencetakan warna kertas khusus, kartu permainan dan sebagainya.
Untuk informasi lebih lanjut, silahkan kunjungi
http://www.joyful-printing.com. ENG saja
http://www.joyful-printing.net
http://www.joyful-printing.org
email: info@joyful-printing.net
Dengan integrasi ekonomi global, persaingan di pasar produk mesin cetak semakin sengit. Untuk meningkatkan daya saing pasar, perlu untuk terus mempersingkat siklus penelitian dan pengembangan produk baru, meningkatkan kualitas produk, kinerja, dan mengurangi biaya pengembangan. Di bawah permintaan ini, teknologi komputer yang diwakili oleh teknologi prototipe virtual terus berkembang dan merupakan metode desain modern yang baru. Dengan menggunakan metode desain virtual, Anda dapat merancang, menganalisis, dan mengevaluasi kinerja produk pada awal desain produk, mengidentifikasi dan mengoptimalkan parameter prototipe fisik, sehingga mengurangi risiko pengembangan produk baru, memperpendek siklus pengembangan, dan meningkatkan kinerja produk. Makalah ini mengambil desain khusus mesin cetak sebagai contoh untuk menggambarkan penerapan teknologi prototipe virtual di bidang desain mesin cetak.
Dalam proses desain mesin cetak tradisional, insinyur pertama-tama memilih model sesuai dengan kebutuhan peningkatan fungsi mesin, kemudian menghitung hasil, menggambar bagian-bagian mekanis, menggambar komponen dan menggambar perakitan, dan kemudian menyerahkannya ke bengkel untuk produksi percobaan. Setelah sampel habis, jalankan pengujian pada sampel, bandingkan hasil aktual pengujian dengan konsep teoritis sebelum desain, temukan penyebab perbedaan, dan kemudian rancang ulang desain sampai sampel memenuhi kebutuhan perbaikan. Proses desain ini membutuhkan waktu yang lama dan biaya percobaan sampel yang tinggi, yang sering gagal memenuhi persyaratan pasar untuk ketepatan waktu penggantian mesin baru, dan membawa limbah besar sumber daya manusia dan material. Oleh karena itu, perlu menggunakan metode desain modern, yaitu teknologi prototipe virtual, untuk meningkatkan metode desain mesin cetak.
Apa itu teknologi prototipe virtual? Teknologi prototipe virtual dalam teknik mesin, juga dikenal sebagai teknologi simulasi dinamik sistem mekanik, adalah teknologi bantuan komputer (CAE) yang berkembang pesat pada tahun 1980an dengan perkembangan teknologi komputer. Insinyur membangun model prototipe di komputer, melakukan berbagai analisis kinerja dinamis pada model, kemudian meningkatkan desain prototipe dan menggantikan percobaan prototipe fisik tradisional dengan bentuk digital. Penggunaan teknologi virtual prototyping dapat sangat menyederhanakan proses desain dan pengembangan produk mekanis, sangat memperpendek siklus pengembangan produk, secara signifikan mengurangi biaya pengembangan produk dan biaya, secara signifikan meningkatkan kualitas produk, meningkatkan kinerja tingkat sistem produk, dan memperoleh dioptimalkan dan produk desain yang inovatif. . Oleh karena itu, segera setelah teknologi ini muncul, itu segera dianggap serius oleh negara-negara industri, lembaga penelitian ilmiah yang relevan, universitas dan perusahaan. Banyak produsen terkenal telah memperkenalkan teknologi prototipe virtual ke dalam pengembangan produk masing-masing dan mencapai manfaat ekonomi yang baik. Menurut statistik dan prediksi personil otoritatif internasional pada percobaan kinerja produk dan metode penelitian dan pengembangan di bidang teknik mesin, metode penelitian eksperimental mekanis sistem mekanis tradisional akan digantikan oleh teknologi simulasi digital yang akan dikembangkan dengan cepat. Ruang lingkup penelitian teknologi prototipe virtual terutama kinematika dan analisis dinamika sistem mekanis. Inti dari itu adalah penggunaan teknologi analisis yang dibantu komputer untuk menganalisis kinematika dan mekanika sistem mekanis untuk menentukan gaya yang diperlukan untuk pergerakan sistem dan komponennya. Gaya reaksi.
Artikel ini mengambil R & D peralatan khusus sebagai contoh untuk membahas penerapan teknologi canggih prototipe virtual dalam rekayasa praktis dan kerja praktis, untuk mengeksplorasi langkah-langkah dan metode teknologi prototyping virtual yang digunakan dalam desain mesin cetak.
Seperti yang sudah diketahui, mesin pemotong mati adalah peralatan pemrosesan permukaan pasca-tekan yang penting dalam industri percetakan kemasan. Setelah die-cutting, produk cetak dapat sangat meningkatkan nilai dan memainkan peran penting dalam meningkatkan nilai tambah dari kemasan produk. Mesin die-cutting datar otomatis umumnya terdiri dari bagian pengumpanan kertas, bagian stamping panas die-cutting, bagian pengupasan, dan bagian penumpukan take-up seperti diperlihatkan dalam Gbr.
Gambar 1 Mesin pemotong mati secara otomatis
Saat ini, kecepatan kerja mesin die-cutting otomatis asing umumnya antara 7500 dan 9000 lembar / jam. Dibandingkan dengan ini, mesin die-cutting datar otomatis yang diproduksi di Cina memiliki kecepatan kerja yang lebih rendah, umumnya hingga 5500-7500 lembar / jam. Dalam hal presisi pemotongan mati, presisi pemotongan mati dari mesin pemotong mati datar otomatis asing biasanya dapat dikontrol pada sekitar 0,10mm, sedangkan pemotongan mati presisi mesin pemotong datar mati otomatis domestik berada di kisaran 0,15 ~ 0,20 mm, hanya sejumlah kecil model Dapat mencapai presisi pemotongan 0,1 mm. Selain itu, ketika kecepatan kerja mesin pemotong datar otomatis mati domestik tinggi, presisi pemotongan mati akan sangat berkurang, yang secara serius mempengaruhi kualitas pemotongan mati dari produk yang dicetak.
Setelah penelitian yang hati-hati pada mesin die-cutting yang ada di China, termasuk beberapa mesin die-cutting asing, penulis menemukan bahwa setelah pemotongan kecepatan mesin die-cutting, faktor yang sangat penting yang membatasi presisi die-cutting adalah waktu yang tidak cukup untuk pemosisian kertas. Kami menganalisis ini, prinsip penempatan kertas dan mekanisme menyampaikan mesin pemotong mati di rumah dan di luar negeri pada dasarnya sama. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2 Pemosisian kertas mesin cetak mati dan mekanisme penyampaian
Proses kerja dari mekanisme pemosisian dan penyampaian adalah bahwa sproket besar menggerakkan rantai (dibagi menjadi segmen dengan panjang yang sama) untuk membuat gerakan intermiten periodik ke arah pencetakan. Ketika kertas dibawa oleh rantai saat ini dalam keadaan pencetakan, rantai yang terakhir juga mencapai titik pengambilan kertas (titik A). Pada titik ini, sproket besar dan rantai stasioner. Pada saat ini, pelat berayun ditempatkan secara horizontal, kertas dibawa di sepanjang pelat ayun, dan diposisikan oleh alat pengukur yang dipasang pada pelat ayun, dan kemudian dikirim ke gigitan pada rantai. Setelah serah terima selesai, pelat ayun adalah hem. Kertas yang dibawa oleh rantai saat ini menyelesaikan pekerjaan pencetakan. Ketika sproket besar didorong untuk bergerak maju, rantai kertas yang baru diperoleh akan bergerak dan mencapai posisi pencetakan, dan siklus akan dilanjutkan.
Dari rantai tertentu ke titik A, mulai mengambil kertas, dan kemudian mulai meninggalkan titik A, waktu yang digunakan biasanya hanya 2/5 siklus. Waktu 2/5 ini berisi waktu pemosisian kertas. Dan, 2/5 kali ini tidak semuanya digunakan untuk posisi kertas. Agar tidak mengganggu mekanisme, setelah rantai mencapai titik A, pelat berosilasi dapat berayun; pelat berosilasi harus menjadi hem sebelum rantai bergerak menjauh dari titik A, ditambah waktu stabilisasi aturan, dll, waktu yang digunakan untuk pemosisian kertas. Umumnya kurang dari setengah waktu 2/5 ini. Dapat dilihat bahwa waktu pemosisian kertas pada awalnya sangat ketat, dan karena kecepatan mesin terus meningkat, waktu mutlak penempatan kertas menjadi lebih pendek dan lebih pendek. Tidak diragukan lagi, kurangnya waktu pemosisian akan menyebabkan kerusakan besar pada presisi pemotongan mati.
Untuk tujuan ini, metode yang ditingkatkan telah diusulkan untuk mendapatkan posisi kertas baru dan mekanisme penyampaian yang akan sangat meningkatkan waktu pemosisian kertas. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3 Peningkatan posisi kertas dan mekanisme transportasi
Agensi baru meninggalkan lempeng berayun asli dan memasang nosel transfer. Setelah kertas diposisikan pada titik B, itu diserahkan ke nosel umpan kertas; nosel umpan kertas dipindahkan secara horizontal, diserahkan ke rantai pengambilan kertas, dan kemudian ujungnya kembali. Kontrol aliran udara dan gerakan lintasan dari nosel transfer dapat dilakukan dengan mekanisme cam, yang sangat mudah diterapkan.
Perbedaan antara mekanisme baru dan mekanisme asli adalah bahwa posisi kertas asli tunduk pada sistem penggerak rantai. Ini harus menunggu sampai rantai pengambilan kertas mencapai titik A untuk mengayunkan pelat ke posisi horizontal, dan kemudian kertasnya muncul dan mulai posisinya. Posisi yang lebih baik dari kertas relatif independen. Ini bisa mulai memposisikan kertas sebelum rantai pengambilan telah mencapai titik A, dan dapat diserahkan sebelum daun daun memilih titik A. Waktu untuk penempatan kertas sangat diperpanjang.
Untuk setiap siklus sistem transfer, sisa waktu dapat digunakan untuk memposisikan kertas kecuali untuk umpan kertas dan kembalinya nosel transfer. Tentunya, setelah perbaikan, waktu pemosisian kertas lebih lama dari mekanisme semula pada kecepatan rendah meskipun sedang mempercepat.
Setelah skema desain yang jelas, sesuai dengan persyaratan proses dari mesin die-cutting, pemilihan mekanisme dilakukan, dan mekanisme cam-link diambil sebagai skema desain awal melalui analisis dan perbandingan. Hukum percepatan trapezoid yang dimodifikasi dipilih sebagai hukum gerakan pengikut, parameter mekanisme ditentukan, perhitungan desain dilakukan, dan model entitas perangkat lunak SOLIDWORKS diadopsi. Karena hubungan antara panjang, dasar untuk perhitungan dan proses rinci tidak diperkenalkan di sini. Menurut metode dasar desain mekanik, relatif mudah untuk menemukan model teoritis.
Kunci untuk pertanyaan sekarang adalah, dapatkah persyaratan dipenuhi untuk produk yang dirancang? Berbeda dari metode desain tradisional, tidak perlu terburu-buru ke bengkel untuk memproses bagian sesuai dengan gambar, tetapi untuk mengadopsi metode baru, yaitu menggunakan teknologi prototipe virtual untuk memverifikasi apakah sampel yang dirancang memenuhi kebutuhan penggunaan . Di sini kita perlu menggunakan perangkat lunak ADAMS. Perangkat lunak ADAMS adalah perangkat lunak analisis simulasi dinamika sistem mekanik yang dikembangkan oleh Perusahaan MDI Amerika Serikat. Ini dapat digunakan untuk memprediksi kinerja sistem mekanis, rentang gerak, deteksi tabrakan, beban puncak dan beban masukan dari perhitungan elemen hingga. Ia menggunakan lingkungan grafis interaktif dan pustaka bagian, pustaka kendala, pustaka paksa, dan model geometri sistemik parameter penuh untuk melakukan analisis statis, kinematis, dan dinamis dari sistem prototipe virtual, keluaran perpindahan, kecepatan, percepatan, dan kurva reaksi. Gambar 4 menunjukkan antarmuka kerja dari perangkat lunak virtual prototyping ADAMS.
Gambar 4 Perangkat Lunak Virtual Prototyping ADAMS
Di bawah antarmuka ADAMS, pemodelan geometrik dapat dilakukan secara langsung, dan ADAMS memiliki seperangkat alat pemodelan geometrik yang kaya. Jika Anda menggunakan alat pemodelan khusus lainnya, jauh lebih mudah untuk mengimpornya ke ADAM setelah membangun model. Oleh karena itu, kami memodelkan gambar desain oleh SOLIDWORKS, mengimpornya ke ADAMS, dan menyelesaikan pekerjaan berikut secara berurutan, dan kemudian disimulasikan dan diuji dengan ADAMS.
1 menambahkan batasan, seperti pasang engsel, pasangan silindris, dll .;
2 mengatur sifat fisik dari mekanisme, seperti bahan;
3 Lakukan analisis perhitungan simulasi, setel mode output, dll.
Setelah memperkenalkan mesin die-cutting yang baru dirancang ke ADAMS, kinerja sebenarnya dari produk yang dirancang secara langsung diperoleh sesuai dengan kinematika, dinamika dan analisis dinamika elastis dari mekanisme. Di sini, mekanisme aplikasi spesifik dari mekanisme diilustrasikan dengan mengambil proses analisis dinamis elastis dari mekanisme sebagai contoh.
Kecenderungan perkembangan mesin die-cutting adalah bahwa kecepatan mesin terus meningkat, dan berat mesin cenderung berkurang. Oleh karena itu, dalam desain mekanisme, harus dipertimbangkan bahwa karena bobot mesin berkurang, fleksibilitas anggota ditingkatkan, dan anggota fleksibel berubah bentuk oleh gaya eksternal dan gaya inersia, sehingga menyebabkan nyata. pergerakan mekanisme dan gerakan yang diharapkan. Sebuah kesalahan telah terjadi. Ketika kecepatan meningkat, gaya inersia meningkat tajam, dan masalahnya menjadi lebih menonjol. Oleh karena itu, analisis dinamis elastis dari mekanisme baru harus dilakukan untuk memverifikasi bahwa mekanisme dapat memenuhi persyaratan akurasi pada kecepatan tinggi.
Langkah pertama: Mempertimbangkan bahwa batang penghubung relatif kuat, ini juga merupakan bagian penting dari bagian atas dan bawah dari mekanisme penghubung. Perubahan fleksibel akan memiliki pengaruh besar pada keakuratan mekanisme. Oleh karena itu, pertimbangkan tubuh fleksibel batang penghubung (pemilihan kecepatan mesin) Setel hingga 9000 putaran / jam).
Gambar 5: Bagian tubuh yang fleksibel
Langkah kedua: tubuh fleksibel dimuat ke dalam mekanisme untuk menggantikan bagian tubuh kaku asli, bagian lain tetap tidak berubah, perakitan dirakit kembali, simulasi gerakan mekanisme dilakukan, dan kurva perpindahan kertas transfer adalah output.
Gambar 6 Mekanisme pemuatan tubuh yang fleksibel
Langkah ketiga: membandingkan kurva perpindahan kertas transfer sebelum penggantian, dan menghasilkan kurva perbedaan dari keduanya dengan waktu.
Gambar 7 Hasil kesalahan displacement
Dari hasil pada Gambar 7, dapat dilihat bahwa bahkan dalam kasus kecepatan tinggi (9000 putaran / jam), kesalahan mekanisme dalam rentang kecil, maksimum adalah 0,01mm, jauh lebih kecil dari kesalahan 0,10mm mesin, untuk memenuhi desain. Klaim.
Seperti disebutkan di atas, makalah ini membuat desain inovatif yang inovatif dari mesin pemotong mati di mesin cetak. Setelah merancang data teoritis, sampel tidak diambil sampelnya sesuai dengan metode tradisional, tetapi perangkat lunak analisis prototipe virtual ADAMS digunakan untuk menjalankan mekanisme tersebut. Kinematika, dinamika, dan analisis dinamik elastis menunjukkan bahwa mekanisme yang dirancang memenuhi persyaratan desain. Dengan cara ini, proses desain sangat disederhanakan, siklus desain dipersingkat, dan pekerjaan desain dari mesin cetak sangat dipermudah. Oleh karena itu, dalam desain mesin cetak, menguasai penerapan teknologi prototipe virtual adalah kebutuhan mendesak teknologi baru bagi para insinyur.