畢業(yè)設計（論文）：基于solidworks的八開膠印機輸墨裝置的建模及仿真

1、<p>　　哈爾濱商業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文）</p><p>　　基于SolidWorks的八開膠印機輸墨裝置的</p><p><b>　　建模及仿真</b></p><p>　　學 生 姓 名： 謝若雪 </p><p>　　指 導 教 師： 楊翰林 <

2、;/p><p>　　專 業(yè) 班 級： 印刷工程2011-1 </p><p>　　學 號： 201110830602 </p><p>　　學 院： 輕工學院 </p><p><b>　　二〇一五年六月八日</b></p><p>　　

3、Undergraduate Graduation Project (Thesis)</p><p>　　Harbin University of Commerce</p><p>　　The Modeling and Simulation of Offset Printing Inking System based on SolidWorks</p><p>　　2

4、015-06-08畢業(yè)設計（論文）任務書</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）審閱評語</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）審閱評語</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）答辯評語</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著計算機技術在各行業(yè)全面深入的滲透，各技術領域的思

5、維、觀念和方法不斷地更新，機械設計領域也同樣產生了不可磨滅的革命性影響，計算機輔助設計技術的應用越來越廣泛。論文在對膠印機輸墨裝置進行詳細分析的基礎上，將計算機輔助設計技術在印刷機設計上進行了初步的探討，利用SolidWorks軟件建立了八開膠印機輸墨裝置的三維模型，以實現(xiàn)印刷機開發(fā)周期及成本的最小化、設計最優(yōu)化、生產效率最大化的目的。</p><p>　　關鍵詞：八開膠印機；輸墨裝置；SolidWorks；建模

6、仿真</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　As the application of computer technology in various industries is more and more deeply, the thinking、ideas and methods of technology field have

7、been constantly updated. The mechanical design field as well as has an indelible revolutionary influence . Through the detailed analysis of the offset printing inking system, this paper use SolidWorks build a three-dimen

8、sional simulation model. Applied computer aided design technology on the printing machine design preliminary, to achieve the purpose of</p><p>　　Keywords：Octavo Offset Press；Inking System；SolidWorks；Modeling

9、 Simulation.</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒 論1</b></p><p>　　1.1 傳統(tǒng)機

10、械設計2</p><p>　　1.2 現(xiàn)代機械設計2</p><p>　　1.2.1 現(xiàn)代機械設計核心技術3</p><p>　　1.2.2 現(xiàn)代機械設計特點3</p><p>　　1.3 國內外研究及應用現(xiàn)狀4</p><p>　　1.3.1 研究概況4</p><p>　　1.3

11、.2 應用現(xiàn)狀5</p><p>　　1.3.2 發(fā)展趨勢5</p><p>　　1.4 論文研究的主要內容6</p><p>　　2 膠印機輸墨裝置結構與性能7</p><p>　　2.1 平版膠印機7</p><p>　　2.1.1 單張紙膠印機印刷原理7</p><p>　　2

12、.1.2 單張紙膠印機結構組成7</p><p>　　2.2 輸墨裝置的結構8</p><p>　　2.3 輸墨裝置設計要求及原則9</p><p>　　3八開膠印機輸墨裝置的計算機建模仿真10</p><p>　　3.1 軟件選擇10</p><p>　　3.2 八開膠印機輸墨裝置的建模仿真11</

13、p><p>　　3.2.1 零件體的建立11</p><p>　　3.2.2 裝配體的建立18</p><p><b>　　結 論28</b></p><p><b>　　參考文獻29</b></p><p><b>　　致 謝31</b>&l

14、t;/p><p><b>　　附 錄132</b></p><p><b>　　附 錄250</b></p><p><b>　　附 錄371</b></p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p>　　機

15、械設計，是根據(jù)一定的功能要求和使用習慣對機械的工作原理、結構、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法、相對位置等，進行一系列構思分析和計算，然后將其具體而嚴謹?shù)孛枋龀鰜硪宰鳛橹圃煲罁?jù)的工作過程[1]。也就是說，要生產一臺實際可用的機械，設計者必須將對機械的構思設計運用較直觀的方法嚴謹而完整地表達出來。所以，機械設計無疑是機械工程中尤為重要的環(huán)節(jié)，它是生產機械的前提，也是直接決定了機械性能的關鍵所在。</p

16、><p>　　在上世紀60年代以前，設計者進行機械設計需要依靠經(jīng)驗總結的數(shù)據(jù)進行手工繪圖，其設計思路非常被動，表達也不夠精準直觀。隨著科技的發(fā)展，計算機軟硬件性能和水平的持續(xù)提高，以及計算機技術對各行各業(yè)全面深入的滲透，各技術領域的思維、觀念和方法都獲得了不斷地更新。世界科技的全面進步對機械設計領域也同樣產生了不可磨滅的革命性影響[2]。計算技術、設計技術、設計工具乃至新材料、新工藝等各種新的技術在機械設計與制造中的

17、應用，使得機械工程的設計過程中單調機械的工作大大地減少，設計人員的創(chuàng)造性思維得到前所未有的解放。</p><p>　　與此同時，傳統(tǒng)的理論體系、方法體系也受到了巨大的沖擊。由于計算機技術在各學科大范圍地應用，便出現(xiàn)了許多以大量數(shù)據(jù)作為基礎、依靠動態(tài)分析的設計方法，例如機械優(yōu)化設計、計算機輔助設計、有限元分析、價值分析、模糊優(yōu)化設計、人機工程及藝術設計等等[3]。作為機械設計的發(fā)展目標，優(yōu)化設計要在各種受限定條件下

18、（例如理論知識、計算手段、材料和加工能力等）設計出最好的方案。優(yōu)化設計需要綜合考慮許多設計要求：工作性能優(yōu)良、尺寸和重量盡量小而輕、使用中的可靠性、制造成本低、最低消耗和減小對環(huán)境的污染。然而這些要求之間常常是互相矛盾的，不可能將每一項標準都同時做到最優(yōu)，各項的相對重要性由各個機械的用途和種類的不同而產生差異。這就需要設計者按照所設計目標機械的具體作用和要求，權衡輕重統(tǒng)籌兼顧，使得機械具有最佳的綜合技術作用以及市場經(jīng)濟效益。六十年代以前

19、，設計的優(yōu)化還是主要依靠設計者自身所具有的經(jīng)驗、知識跟遠見，這是需要極大的知識儲備與時間經(jīng)歷作為保證的。而隨著制造與使用經(jīng)濟、技術資料數(shù)據(jù)的不斷積累，機械工程基礎理論和系統(tǒng)分析、價值工程等新學科的產生與突破[4]，以及無處不在的計算機技術的深入推廣應用，機械設計</p><p>　　1.1 傳統(tǒng)機械設計</p><p>　　傳統(tǒng)機械設計是根據(jù)經(jīng)驗總結，運用力學和數(shù)學的經(jīng)驗公式、圖表、設計手

20、冊等歸結出經(jīng)驗值，再通過經(jīng)驗公式、類比方法、近似系數(shù)對機械進行設計，其設計方法依靠理論設計和經(jīng)驗設計[5]。它可以說是人與機械制造之間直接構建的橋梁，是一種依靠經(jīng)驗的設計方式，且具有靜態(tài)設計、直覺設計的固性，所以傳統(tǒng)機械設計也被稱為常規(guī)設計。傳統(tǒng)設計需要人工查閱檢索由理論和經(jīng)驗總結的設計手冊，數(shù)據(jù)龐大而繁復，需要設計師手工計算及繪圖，既消耗設計者的精力同時數(shù)據(jù)精確度與圖形精準度也不高，其局限性顯而易見；設計與修改過程繁復，工作量大導致設

21、計效率較低；冗長的工作周期使得設計無法迅速根據(jù)要求更新改進從而不能跟上市場的需求；人工操作直接作為表達手段導致尺寸精度不高，并且其二維的表達方式也不夠清晰、直觀地顯示各機構的形態(tài)與關系；不能考慮到機械從材料的選擇、加工裝配、使用運行到報廢回收的實際需要，造成了環(huán)境的污染和資源、人力的浪費。另外，由于過分依賴經(jīng)驗積累基礎，運用經(jīng)驗公式、圖標、規(guī)定、標準進行條件計算和類比設計，使得設計方法不能在長期的運用中不斷提高。被動的靜態(tài)設計、過分依賴

22、經(jīng)驗、近似計算、人工工作量大是傳統(tǒng)機械設計的特征，正是</p><p>　　1.2 現(xiàn)代機械設計</p><p>　　在現(xiàn)今的數(shù)據(jù)時代，計算機在各領域應用越發(fā)廣泛與深入，而以計算機作為主要媒體的計算機輔助設計在人與機械模型建立間加入仿真元素，建立穩(wěn)定而又嚴密的設計關系，其在工業(yè)上也占據(jù)著越發(fā)重要的地位。計算機輔助設計（Computer Aided Design，CAD）是指運用計算機軟件進

23、行模擬實物的設計，能夠在視覺上直觀再現(xiàn)所設計產品的外型、結構、質感、運動方式等基本特征的過程[6]。而在計算機作為媒介輔助之下的機械零件設計、運動仿真、干涉校驗等已經(jīng)成為機械設計的必然發(fā)展趨向。利用計算機軟件建立裝置零件、機構、裝配體的三維模型（模型建立）；然后再將設計好的零件進行模擬裝配：添加配合關系，建立裝配體后能夠準確地掌握各零部件之間的裝配關系（仿真系統(tǒng)建立）；裝配體完成后可進行干涉檢查，通過分析各項性能指標及系統(tǒng)響應時間和穩(wěn)定

24、時間來查看裝配體結構是否合理（仿真實驗）。通過一些必要的仿真就可以直接應用設計數(shù)據(jù)或用來指導生產；另外，還可將零件生成透明體將其隱藏，外部零件被隱藏后便可清楚地看到內部的裝配結構，最后還可利用動畫來演示裝配體的拆裝和運動過程。這些特有的功能有利于設計者對構思的表達和對設計的修改，從而更</p><p>　　1.2.1 現(xiàn)代機械設計核心技術</p><p>　　現(xiàn)代機械設計方法的核心技術主要

25、有三個方面[7]： </p><p>　　⑴以產品功能為設計的核心目標。美國麥爾斯提出了“顧客購買的不是產品的本身，而是產品所具有的功能”，明確地表達了功能是產品的本質和關鍵。這一原理的提出極大程度地解放了設計師的思路。為了實現(xiàn)某一功能，可以采用各種不同的原理和結構。從近年來出現(xiàn)的計時裝置、通訊方法、文件復制設備等方面的飛速發(fā)展可以看出，設計師的才智得到了空前的發(fā)揮，多方面地滿足了社會的需要。 <

26、;/p><p>　?、啤叭藱C學”的形成和發(fā)展。機械的工作與人往往是密不可分的，如汽車、飛機的某些操縱信號需要人為輸入。所以機械的設計必須考慮使用者的反應速度和能力局限，還必須考慮使用者及用戶的舒適性?？紤]到“人機學”是提高產品的競爭力非常的重要方面，機械產品競畢竟是為了人類而設計的，許多產品已經(jīng)向自動化發(fā)展，許多民用產品對使用者的技術要求逐漸降低（俗稱“傻瓜化”）。實際上智能的傻瓜化就是當前處理人機問題的一個重要的途

27、徑。</p><p>　　⑶建立系統(tǒng)的“工業(yè)設計”學科體系。工業(yè)設計是設計者使產品在外觀、形狀、色彩、尺寸比例等方面進行的合理設計，使產品與人及環(huán)境更加協(xié)調，從而得到更好的使用效果與競爭力。</p><p>　　1.2.2 現(xiàn)代機械設計特點</p><p>　　針對傳統(tǒng)設計，現(xiàn)代設計方法主要有以下四個特點[8]：</p><p>　?、抛杂尚?/p>

28、：計算機輔助設計可直觀展現(xiàn)零件結構,，然后任意并精確地調整尺寸，給予設計者極大的自由，改變了傳統(tǒng)設計的被動思維；</p><p>　?、乒?jié)能性：機械從原料使用，裝配加工，投入運行到報廢回收都將考慮到設計中，減少了原來傳統(tǒng)設計的污染和浪費；</p><p>　　⑶可靠性：科學的發(fā)展使得各學科之間的交叉性大大增加，力學與有限元分析法在機械設計中的應用使得強度設計準則要求日益提高；</p&

29、gt;<p>　?、雀咝c精準性：由于不需要人工計算、制圖，而是由計算機進行設計參數(shù)和設計方案的求取，解決了傳統(tǒng)設計工作周期長效率低、精確度掌握困難的弊端，簡化了繁復的設計與修改過程。</p><p>　　計算機輔助設計將機械的適用性、可靠性和經(jīng)濟性良好高效地統(tǒng)一起來，其設計方法也在隨著各學科（如：機構學、機械結構強度學、機械動力學、傳動機械學等）的進步及產品技術的變革和改進而不斷發(fā)展，例如有限元法

30、（Finite Element Analysis，F(xiàn)EA：將較為復雜的一個求解域分為若干個有限的單元，對每一單元計算方法進行簡化求解從而推導出整個域的滿足條件）、專家系統(tǒng)（具有專業(yè)知識和經(jīng)驗計算的人工智能程序系）、統(tǒng)模態(tài)分析（研究分析彈性結構固有的震動模態(tài)）等等，正在向著越來越人性化、智能化的方向發(fā)展?，F(xiàn)代機械設計繼承了傳統(tǒng)機械設計基礎，將自然、工業(yè)和藝術等科學知識有機地融合起來，形成了新的設計體系。 </p><p

31、>　　1.3 國內外研究及應用現(xiàn)狀</p><p>　　1.3.1 研究概況</p><p>　　計算機輔助設計是一項涉及了若干學科領域的前沿技術。發(fā)達國家于20世紀80年代提出了相關概念，在過去10年，計算機輔助設計技術迅速地發(fā)展并達到了實用階段。21世紀以來，計算機輔助設計軟件在電子和電氣、科學研究、機械設計、軟件開發(fā)、機器人、服裝業(yè)、出版業(yè)、工廠自動化、土木筑、地質、計算機藝術

32、等各個領域得到廣泛應用?，F(xiàn)在國內外機械設計應用較多的軟件有AutoCAD、Pro/E、SolidWorks、UG等。</p><p>　　我國與一些科技先進的國家相比，在這個領域上還有一定的差距。但國家有關部門和科學家們已經(jīng)對此有了相當?shù)闹匾?，國家自然科學基金、國家高技術產業(yè)規(guī)劃都把虛擬現(xiàn)實技術（VR）列入了研究項目。國內許多高校和研究部門在緊跟國際先進技術的同時，也積極投入到了這一領域當中，并且取得了一定的研究

33、成果。</p><p>　　清華大學計算機科學與技術系對虛擬現(xiàn)實和臨場感方面作了研究，并在克服立體圖閃爍的措施和深度感試驗方面采用了許多獨特的方法。他們針對室內的環(huán)境特點，提出了借助圖像變換使立體視覺圖像中對應水平特征呈現(xiàn)形狀一致性，以利于實現(xiàn)特征匹配，并由此獲得物體三維結構的新穎算法。</p><p>　　哈爾濱工業(yè)大學機械系在機構的三維運動仿真方面進行了許多研究。他們利用OpenGL開

34、發(fā)的機構三維仿真軟件成功地模擬出了一些常用機構的運動狀態(tài)，并在此基礎上加入了一些計算機輔助設計和分析的功能。該校計算機系還成功地摹擬出了人的臉部動作，例如表情的合成和唇動的合成。</p><p>　　北京航空航天大學計算機系重點研究了虛擬環(huán)境中物體物理特性的表示和處理，并在虛擬現(xiàn)實的視覺接口方面研究了部分軟件和硬件，開發(fā)出了用于飛行員訓練的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。</p><p>　　浙江大學CAD

35、&CG國家重點實驗室開發(fā)出了一套桌面虛擬建筑環(huán)境實時漫游系統(tǒng)，實現(xiàn)了立體視覺，同時提供的交互工具使系統(tǒng)的真實感達到了較高的水平。</p><p>　　西北工業(yè)大學在基于UG軟件的二次開發(fā)方面也進行了不少研究。</p><p>　　上海交通大學的圖像處理及模式識別研究所、國防科技大學計算機研究所、北京工業(yè)大學CAD研究中心等單位也都在這一領域做了許多的工作，并取得了一定的研究成果。&

36、lt;/p><p>　　西安交通大學信息工程研究所對立體顯示技術進行了研究，提出了一種基于JPEG標準壓縮編碼新方案，獲得了較高的壓縮比。</p><p>　　西安理工大學機械與精密儀器學院在基于SolidWorks的二次開發(fā)方面也做了大量貢獻，開發(fā)了弧面分度凸輪和連桿機構的運動仿真軟件。[9] </p><p>　　1.3.2 應用現(xiàn)狀</p><

37、p>　　在過去10年中，計算機輔助設計技術迅速地發(fā)展并達到了實用階段。就印刷機械設計來說，國外印刷機制造商早在七十年代就已經(jīng)采用計算機輔助設計進行研究，而國內大多數(shù)印刷機生產廠家長時間以來，都在對國外的膠印機進行仿造設計和測繪制造。膠印機的設計方面，也基本處于跟蹤模仿的水平。往往是國外的膠印機有了一種新的輸墨系統(tǒng)設計方案，國內就進行實驗了解其性能，然后仿造，適合我們的機型就直接利用，或者做一些小幅度的調整和改進。造成這種情況的主要

38、原因還是在于我國在膠印機輸墨系統(tǒng)設計的理論研究還比較薄弱。我國研究者目前主要致力于利用計算機仿真軟件對印刷機械進行優(yōu)化設計、仿真研究以及對軟件的二次開發(fā)。一般涉及到系統(tǒng)靜態(tài)性能分析時，我們可以根據(jù)設計方案計算出輸墨系統(tǒng)的著墨系數(shù)、打墨線數(shù)、勻墨系數(shù)、積墨系數(shù)、著墨率等五大性能指標，但是涉及系統(tǒng)動態(tài)性能分析時，國內尚缺乏理論計算依據(jù)，無法直接計算動態(tài)性能指標，一般情況下，只能通過實驗方法做最終檢驗。這樣，由于在系統(tǒng)的設計階段不能預先計算系

39、統(tǒng)的動態(tài)性能指標，只有在方案設計完成后，試制出輸墨系統(tǒng)，用實驗方法來實測動態(tài)性能。如果性能不理想，就需要重新設計方案，再試制，再實測，</p><p>　　1.3.2 發(fā)展趨勢</p><p>　　目前，計算機輔助設計已經(jīng)在各個領域得到了廣泛的應用，例如汽車制造業(yè)、航天航空業(yè)、工程機械、通用機械制造業(yè)以及國防工業(yè)。所涉及到的產品大到龐大的卡車，小到照相機的快門，上至天上的火箭，下到輪船的錨

40、機。各種設計載體的不同需要使得計算機輔助設計軟件不斷地完善改進。計算機輔助設計軟件主要的發(fā)展趨勢體現(xiàn)在[11]：</p><p>　?、趴紤]產品繼承性：在產品的更新?lián)Q代過程中，能夠方便地獲得該產品的全部歷史數(shù)據(jù)，以便充分利用已經(jīng)經(jīng)過生產實踐的產品數(shù)據(jù)信息。</p><p>　?、茲M足并行設計要求：用并行設計方法代替串行設計方法，即在設計過程中將產品分成不同模塊分別設計，然后根據(jù)結果關系組裝

41、集成，這便于建立起產品的統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型后進行動態(tài)管理。</p><p>　?、蔷哂辛己眉尚裕阂话阃ㄟ^兩種方法，一是通過接口將現(xiàn)有的計算機輔助設計系統(tǒng)連接起來，二是開發(fā)集成計算機輔助設計系統(tǒng)。</p><p>　?、戎悄芟到y(tǒng)：支持智能設計，檢測失誤，建議方案，具有推理能力等。</p><p>　　1.4 論文研究的主要內容</p><p>　

42、　本文在對八開膠印機輸墨裝置結構與功能進行研究分析的基礎上，利用SolidWorks軟件根據(jù)實際需要設計建立輸墨裝置三維模型，完成了八開膠印機輸墨裝置仿真模型的建立，實現(xiàn)現(xiàn)代的意義上的印刷機設計與高效準確地計算機建模。這種現(xiàn)代計算機輔助設計膠印機輸墨裝置的方法能夠為設計人員在以后進行設計時提供參考工具，方便隨時調用現(xiàn)有膠印機的設計方案，縮短了設計周期，節(jié)約了開發(fā)成本，達到生產效率最高化的目的。</p><p>　

43、　論文研究的主要內容有：</p><p>　?、旁敿毞治瞿z印機輸墨裝置結構與各部分的作用與功能；</p><p>　　⑵利用SolidWorks對八開膠印機輸墨裝置進行三維建模；</p><p>　　⑶將設計好的零件模型進行模擬裝配，準確掌握各零部件之間的裝配關系；</p><p>　?、仍谠O計建模過程中比較設計過程中傳統(tǒng)設計方法與計算機輔助

44、設計的差異。</p><p>　　2 膠印機輸墨裝置結構與性能</p><p><b>　　2.1 平版膠印機</b></p><p>　　膠印屬平版印刷范疇，分有水（潤濕液）膠印與無水膠印。膠印印版的圖文上附著的油墨先轉移到橡皮布滾筒的橡皮布表面上，然后經(jīng)過壓印再轉移到承印物表面上，稱為間接印刷[12]。平版印刷機具有印刷速度快、裝版周期短、

45、印刷質量好、色調豐富等優(yōu)點。由于電子技術的應用和圖像文字制版質量的不斷提高，對平版印刷機的需求迅速增長。平版印刷機發(fā)展很快，比重超過了凸版印刷機。</p><p>　　2.1.1 單張紙膠印機印刷原理</p><p>　　單張紙膠印機通常由傳動、給紙、定位、傳紙、印刷、濕潤、輸墨及收紙七大部分組成[13]。印刷時，首先由自動給紙部件將輸紙臺上的紙張分開，然后通過輸紙臺板向前傳送，由輸紙裝置

46、將紙張輸送到前規(guī)，經(jīng)過前規(guī)、側規(guī)定位，再由遞紙牙將紙張傳給壓印滾筒，壓印滾筒叼紙，經(jīng)過橡皮滾筒和壓印滾筒之間的擠壓（印版上的圖文轉移到橡皮滾筒）完成印刷。印刷完畢的紙張由壓印滾筒交給收紙滾筒，經(jīng)鏈條傳動，再經(jīng)過齊紙機構，將印品收齊堆放在收紙臺上，即完成印刷工作。</p><p>　　2.1.2 單張紙膠印機結構組成</p><p>　　傳動部件：通常包括原動機、傳動部件及執(zhí)行機構三部分。原

47、動機一般指電動機。傳動部件通過各種運動形式把電機的輸出功率和扭矩傳遞到執(zhí)行機構上。執(zhí)行機構實現(xiàn)印刷機的各個具體運動。</p><p>　　給紙部件：由輸紙臺、輸紙臺板、紙張分離頭（飛達）和輸紙輥輪等組成。</p><p>　　定位部分：為了保證套印精度，單張紙膠印機在輸紙過程中需要進行定位。主要包括前規(guī)和側規(guī)。</p><p>　　傳紙部件：主要包括了傳紙滾筒和遞紙

48、機構等，主要是完成紙張在各機構間的交接與傳送。</p><p>　　印刷部件：主要包括印版滾筒、壓印滾筒、橡皮滾筒。除此之外，還有滾筒的離、合壓機構。</p><p>　　輸墨部件：是直接影響印刷性能和印品質量的關鍵部分，主要由供墨、勻墨、著墨三部分組成。其主要作用是為印刷部件涂布均勻的油墨。著墨輥的離合機構保證適時停墨或著墨。墨輥的排列形式及數(shù)量還有各墨輥直徑等，對輸墨系統(tǒng)性能皆有很大影

49、響。</p><p>　　潤濕部件：主要由供水、勻水、著水三部分組成。保證均勻的將潤濕液涂布在印版表面。</p><p>　　收紙部件：包括收紙滾筒、收紙鏈條、收紙臺等。印刷完成后，由收紙部件將紙張整齊、平穩(wěn)地傳遞、堆放到收紙臺上。[14]</p><p>　　2.2 輸墨裝置的結構</p><p>　　膠印機輸墨裝置的結構復雜多樣，但基本構

50、成大致相同。 </p><p>　?、殴┠糠郑↖）：如圖2.1第II部分所示，供墨部分由墨斗、墨斗輥和傳墨輥組成，其主要作用是貯存油墨并定時定量均勻地將油墨傳給勻墨部分。油墨置于墨斗刮刀和墨斗輥組成的墨斗內。印品表面的圖文分布狀況決定了供墨量的大小，而供墨量的大小由墨斗和墨斗輥之間的間隙以及墨斗輥轉角的大小控制，間隙越大，轉角越大，則供墨量就越大；從勻墨的角度看，墨層越薄，勻墨效果就越好；從油墨分離的角度看，墨

51、層越薄，分離的效果也越好；從供墨的角度看，墨層越薄，系統(tǒng)對供墨量改變的響應速度也就越快?？傊?，較薄的墨層有利于保證輸墨系統(tǒng)的正常工作。</p><p>　　圖2.1 膠印機輸墨裝置結構示意圖</p><p>　?、苿蚰b置（II）：如圖2.1第II部分所示，勻墨裝置由做軸向串動和周向轉動的串墨輥勻墨輥以及重輥三種輥組成。勻墨輥和串墨輥在對滾過程中通過軸向相對滑動，來保證油墨在各墨輥軸向均

52、勻地分布，而串墨輥與勻墨輥的對滾則將油墨在墨輥圓周方向輾勻。如此反復就能夠起到均勻油墨和將油墨鋪薄的作用。重輥給勻墨輥與串墨輥之間需要施加一定的壓力，以保證墨輥間的正常摩擦傳動，以此來傳遞、輾勻油墨。 </p><p>　?、侵b置（III）：如圖2.1第III部分所示，著墨部分由著墨輥和起落機構及調壓機構組成。著墨輥僅僅依靠摩擦轉動，作用是從勻墨部分最后的串墨輥5接過均勻適量的油墨然后涂布在印版的圖文部分。起

53、落機構在有需要的時候控制著墨輥與印版的離合，而調壓機構則是為了滿足理想的傳墨需要而設置的壓力調節(jié)裝置。[15]</p><p>　　2.3 輸墨裝置設計要求及原則</p><p>　?、拍伵帕幸浻蚕嚅g（這樣的排列方式可以減小墨輥間的沖擊力和振動，從而增加墨輥的使用壽命）； </p><p>　?、颇伒呐帕袧M足外大里小的要求（這樣有利于墨輥的安裝拆卸、調節(jié)及維護

54、）； </p><p>　?、遣捎们拜p后重的排列方式；</p><p>　?、戎佒睆綉x取不同的數(shù)值；</p><p>　?、赡仈?shù)量選取要適當[16]。</p><p>　　3八開膠印機輸墨裝置的建模仿真</p><p><b>　　3.1 軟件選擇</b></p><p

55、>　　世界第一臺計算機繪圖系統(tǒng)于上世紀50年代在美國誕生，從此開始出現(xiàn)具有簡單繪圖輸出功能的被動式的計算機輔助設計（CAD）技術。60年代初期有了CAD的曲面片技術，并且逐漸推出了具有商品化的計算機制圖設備。到了70年代中期，已經(jīng)開始形成完整的計算機輔助設計系統(tǒng)了。再加上能具有逼真圖形的光柵掃描顯示器的出現(xiàn)，推出了圖形輸入板、手動游標等多種形式的圖形輸入設備，這些進步大大促進了計算機輔助設計技術的發(fā)展[17]。21世紀以來，計算機

56、輔助設計軟件在工程產品和設計中發(fā)揮的作用越來越大，目前已在計算機、電子和電氣、服裝業(yè)、科學研究、機械設計 、軟件開發(fā)、出版業(yè)、工廠自動化、土木筑、地質等各個學科領域得到廣泛應用[19]。目前國內外在機械設計方面應用較多的軟件有AutoCAD、Pro/E、SolidWorks、UG等，下面對比這幾款軟件的基本性質及功能：</p><p>　?、臕utoCAD是一款二維設計軟件，主要用來繪制工種圖樣?？紤]到

57、輸墨裝置整體的造型和結構，二維設計技術不足以表達其結構關系及運動方式等，必須利用三維設計輸出。而且就發(fā)展趨勢來看，各種設計軟件從二維到三維的轉換是一個不可逆轉的必然過程[20]。通常，對于一名設計師來說，要利用半年到一年的時間才能熟練地掌握。 </p><p>　　⑵Pro/E曲面設計非常強大，但是掌握起來比較困難，普遍是入門容易，精通難，要求具有非常強的空間構型想象力[21]，而且Pro/E的文件管理對于初學者

58、來說不是很方便，不能像SolidWorks一樣由設計樹追溯目標文件； </p><p>　　⑶UG是基于C語言開發(fā)實現(xiàn)的三維參數(shù)化軟件，其功能強大[22]。由于其功能模塊多且涉及相關專業(yè)知識以及學科交叉理論，內容抽象難懂學習困難，一般用于大型企業(yè)生產精度較高的器械如汽車等[23]； </p><p>　　⑷SolidWorks軟件是世界上第一個基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，基本上

59、，熟悉微軟Windows系統(tǒng)的用戶就可以用它來做設計，掌握起來不會太困難，而且操作簡單方便，容易上手。除了功能強大且操作簡便，可以進行高級裝配以外，還可運用有限元高級分析技術；建立零件設計庫；特有的色彩渲染和動畫模擬，其靈活性、高效性與可靠性使得它越來越廣泛地應用在工業(yè)設計中。另外，具有強大的功能和繁多的組件，整個產品設計都是全部可以編輯的（可在零件文件在編輯，也可通過裝配體打開零件進行修改），零件設計、裝配設計和工程圖之間的是全相關的

60、[24]。同時，它能夠為設計者提供不同的設計方案，從而減少設計過程中不必要的錯誤，這將大大提高產品的整體質量。</p><p>　　具體來說，SolidWokrs主要具有以下優(yōu)點[25]：</p><p>　?、呕谔卣骷皡?shù)化的造型。SolidWorks裝配體是由零件組成的，而零件則是由一系列特征（例如凸臺、切除、螺紋孔、筋、倒角等）組成。這種符合設計邏輯思路及產品制造過程的特征造型方法

61、，直觀又完整地展示了我們所熟悉的三維物體，其設計樹有明確父子關系，能夠清晰體現(xiàn)設計者的設計意圖。SolidWorks采用的是參數(shù)驅動的設計模式，也就是可以通過隨時修改零件體相關的各項參數(shù)來作動態(tài)修改，使得設計方案不斷完善。而且SolidWorks內含大量標準的零件工具庫，方便使用者隨意增加自定義圖庫中的零件，這樣就減少了大量重復的、不必要的操作設計，有效地縮短了整體設計周期，提高了實際效率。</p><p>　　

62、⑵完整地解決了多重關聯(lián)性。SolidWorks創(chuàng)建產品過程包含三維與二維交替的過程，完整的設計文件包括了零件文件、裝配文件（可由零件和部分裝配體構成）和二者的工程圖文件。巧妙地處理了設計過程中存在的多重相關聯(lián)性，讓設計過程邏輯變得更加順暢，修改也相對簡單清楚，裝配也更加準確了。此外，SolidWorks可以通過任意地旋轉和生成剖切視圖對運動的機構進行動態(tài)的干涉檢查和間隙檢測，一旦發(fā)現(xiàn)問題可及時修正，將“試制過程”放在設計階段，這大大提高

63、了產品設計的成功率。</p><p>　?、且讓W易用。SolidWorks軟件的設計方法和流程易于使用者學習，進行設計、制造和交流都非常方便。熟悉Windows系統(tǒng)的人基本上都可以用其進行設計，軟件圖標設計簡單明了，而且自帶豐富教程，并有詳細的幫助文件。采用核心漢化，易學易懂。相比其他三維CAD軟件通常需要三個月左右學習時間， SolidWorks僅僅需要兩周就可以完全掌握。</p><p&g

64、t;　　綜上所述，AutoCAD為二維設計軟件，不能滿足本次設計要求，所以不予考慮；Pro/E掌握困難，設計周期較長，也不予考慮使用；UG功能繁多，而本次設計輸墨裝置，其零件與裝配并不復雜，大可不必用UG作為設計軟件?？梢郧宄乜吹絊olidWorks對比其他軟件更容易被掌握和使用，其功能也足夠滿足膠印機輸墨裝置的設計，具有簡易性與高效性兼?zhèn)涞膬?yōu)點，所以本次設計選擇SolidWorks作為建模軟件。</p><p&g

65、t;　　3.2 八開膠印機輸墨裝置的建模仿真</p><p>　　3.2.1 零件體的建立</p><p>　　SolidWorks軟件擁有非常強大的三維實體建模功能。為了實現(xiàn)機械的動態(tài)仿真，必須先利用軟件的實體造型功能構造出各個運動構件的三維模型[26]。打開軟件，進入零件設計工作環(huán)境，基于特征參數(shù)化設計部分，首先將其存儲為零件文件（.sldprt）。首先應該要作出引導線的草圖，然后繪制

66、路徑草圖繪制參數(shù)化草圖輪廓，根據(jù)產品要求，繪制1:1圖形，利用智能尺寸標注所需尺寸，即可實現(xiàn)尺寸零誤差。然后通過測量實際運動構件的實際參數(shù)。SolidWorks可以對設計方案進行動態(tài)的修改，也就是說設計者可以通過自己對參數(shù)的修改來改變零件尺寸以及裝配體中各個零部件的尺寸大小和特征形狀，使得修改工作不再復雜困難。繪制好草圖后，根據(jù)各個機構的運動特點，選擇每個零件的原點位置，建立完整的三維零件庫。例如：串墨輥、勻墨輥、著墨輥、大小齒輪、調壓

67、桿、支極、離合軸等，以及軸、銷、拉簧、調壓螺釘?shù)容o助構件。</p><p>　　以軸承架為例，其具體建模步驟如下：</p><p>　　①打開SolidWorks，Ctrl+N新建零件文件。選擇前視基準面為草圖繪制基準面，以原點為中心繪制尺寸為22×28的矩形（為草圖1），如圖3.1所示。然后退出草圖，在特征工具欄選擇“凸臺拉伸”對草圖1進行深度為4mm的拉伸，得到如圖3.2所示

68、的三維構型。</p><p>　　圖3.1 軸承架草圖1</p><p>　　圖3.2 對草圖1進行拉伸</p><p>　?、谶M入草圖繪制模式，在前視基準面繪制如圖3.3所示的兩個尺寸為5×24的矩形（為草圖2）。退出草圖，對其進行與前一草圖反方向，深度為9mm的拉伸，如圖3.4所示。</p><p>　　圖3.3 軸承架草

69、圖2</p><p>　　圖3.4 對草圖2進行拉伸</p><p>　?、墼谇耙暬鶞拭胬L制如圖3.5所示的兩個圓，圓心在過原點的水平線上（為草圖3）。然后，選中如圖3.6所示的區(qū)域進行深度為7.5mm的拉伸，方向與草圖1的拉伸方向相同。</p><p>　　圖3.5 軸承架草圖3</p><p>　　圖3.6 對草圖3進行拉伸<

70、/p><p>　?、苓x中草圖3中如圖3.7所示區(qū)域進行深度為14mm的拉伸，方向同上，并選中“合并結果”。</p><p>　　圖3.7 對草圖3進行拉伸</p><p>　　⑤選中凸臺拉伸-4的邊線<1>，插入“裝飾螺紋線”，如圖3.8所示。</p><p>　　圖3.8 插入裝飾螺紋線</p><p>

71、　　⑥在特征工具欄中選擇“倒角”，對如圖3.9所示邊線<1>、邊線<2>倒角，其參數(shù)為距離0.5mm，角度45°。</p><p>　　圖3.9 倒角特征</p><p>　?、咭杂乙暬鶞拭鏋閰⒖济?，建立與右視基準面距離為10mm的基準面，為基準面1，如圖3.10所示。</p><p>　　在基準面1上繪制如圖3.11所示的圓（為

72、草圖6）。退出草圖，在特征工具欄選擇“異型孔向導”對草圖6導孔，孔圓心與草圖6圓心重合。再在特征工具欄選擇“鏡像”，以上視基準面為鏡像面，要鏡像的特征為M3螺紋孔的螺紋鉆頭。完成后如圖3.12所示。</p><p>　　圖3.10 建立基準面1</p><p>　　圖3.11 軸承架草圖6</p><p>　　圖3.12 導孔鏡像</p><

73、;p>　　⑧完成軸承架零件的建模，其構型如圖3.13所示。</p><p>　　圖3.13 軸承架</p><p>　　通過使用 SolidWorks 軟件可以設計出零件的數(shù)據(jù)模型，也可以診斷出未知故障，且吻合率非常高，這與傳統(tǒng)設計相比，極大地提高了機械零部件的質量標準，并且簡化了機械零部件的生產工藝。由于不需要人工計算、制圖，轉而由計算機進行設計參數(shù)和設計方案的求取，解決了傳統(tǒng)設

74、計工作周期長、效率低、精確度掌握困難的弊端，簡化了繁復的設計與修改過程。更為重要的是，SolidWorks符合了設計者的正常思維習慣，顛覆了傳統(tǒng)時間方法先二維后三維的設計順序，不再依賴根據(jù)二維來作出空間想象，可完整地觀察到零件結構概況，從而隨時作出調整，使得產品的結構設計緊跟設計者的設計思路，也更加符合產品功能要求。</p><p>　　3.2.2 裝配體的建立</p><p>　　So1

75、idWorks能夠非常真實地仿真三維模型，顯示零部件的實體構形以及各零件的裝配關系。它所提供的智能配合功能在裝配體的設計中如果能夠得到充分發(fā)揮，就能迅速、準確地建立起零件間的裝配關系[27]。將已設計好的零件運用“插入/零部件/”，如圖3.14所示。其步驟如下：</p><p>　　圖3.14 裝配體工具欄</p><p>　?、判陆ㄒ粋€裝配體文件：【文件】→【新建】→【裝配體】；<

76、;/p><p>　?、撇迦肓慵骸静迦搿俊玖憬M件】→【來自文件】；</p><p>　?、墙M裝配合：主要采用2種方法：①在各零件間添加建立配合關系（標準配合：重合、同軸心、平行、垂直、相切、距離、角度；高級配合：凸輪推桿配合、齒輪配合、限制配合、對稱配合），如圖3.15所示。②采用智慧組裝（Smart-Mates）：拖動方式、選取方式；</p><p>　　圖3.15

77、 建立配合關系</p><p>　?、戎貜廷坪廷遣襟E，直至完成全部零件的裝配；</p><p>　?、杀４嫜b配體文件，完成裝配體設計。</p><p>　　以軸承與軸承架、軸承蓋的裝配體為例，具體流程如下：</p><p>　　①打開SolidWorks，Ctrl+N新建裝配體文件。點擊“瀏覽”打開<軸承架>，點擊設計界面固定零

78、件，作為原點，如圖3.16所示。</p><p>　　圖3.16 插入軸承架</p><p>　?、谠凇安迦肓悴考毕聻g覽打開<軸承>，點擊設計界面將其插入，點擊“配合”，選擇如圖3.17（i）所示<面1>軸承架，與<面2>軸承，點擊確定，得到這兩個平面的配合關系（重合）。按此方法，選擇如圖3.17（ii）所示兩個面進行重合配合。選擇如圖3.17（ii

79、i）兩個面進行重合配合。</p><p><b>　　（i）兩面重合</b></p><p><b>　?。╥i）兩面重合</b></p><p><b>　?。╥ii）兩面重合</b></p><p>　　圖3.17 軸承架與軸承配合</p><p>

80、;　?、鄄迦肓悴考S承蓋，點擊“配合”，依次選擇如圖3.18（ii）、（ii）所示兩個面重合配合，選擇軸承的孔徑與軸承蓋的中孔徑進行同心配合，如圖3.18（iii）所示。</p><p><b>　?。╥）兩面重合</b></p><p><b>　?。╥i）兩面重合</b></p><p><b>　　（iii

81、）同心配合</b></p><p>　　圖3.18 軸承蓋與軸承架配合</p><p>　　④完成軸承與軸承架、軸承蓋之間的裝配，如圖319所示，保存為裝配體1，以便后續(xù)插入總裝配體。</p><p>　　圖3.19 軸承架與軸承配合</p><p>　　圖3.20所示為輸墨裝置完整裝配體。</p><p&

82、gt;　　圖3.20 輸墨裝置完整裝配體</p><p>　　實現(xiàn)三維實體模型還不能完成機構運動的模擬，為了再現(xiàn)機構的實際運動，可以根據(jù)不同機構的特點，計算各構件間相對位置，自動在前一個機構的輸出構件上裝配新的機構，若前一個機構不存在則自動將主動構件坐標原點定位于裝配體的坐標原點。在進行裝配體的運動仿真時，先是要根據(jù)需要打開運動構件的三維模型，然后根據(jù)實際情況來設置各個構件在裝配體中所在的位置，要求每個零件都正

83、確的安裝在裝配體之中；根據(jù)實際情況在機構裝配時自動完成運動參數(shù)的計算，其計算結果將保存在指定的Access數(shù)據(jù)庫中[28]；在獲得了各個構件之間的相對運動關系數(shù)據(jù)后，就可以用SoldiWorks來實現(xiàn)運動仿真。</p><p>　　完成裝配體的建立后，可進行通過時間控制各個構件的運動，也就是說每隔一定的時間間隔，就從數(shù)據(jù)庫中取出算好的構件位置數(shù)據(jù)并用此數(shù)據(jù)設置對應的構件。當此單位時間間隔足夠小，機構運動原本間斷的

84、單步圖像在視覺上就能表現(xiàn)為連續(xù)的機構運動，從而模擬出機構的運動狀態(tài)。通過控制計時器的參數(shù)以及狀態(tài)，可以實現(xiàn)機構運動的開始、暫停、反轉、停止等操作[29]。而且，為了能更加清楚地展現(xiàn)出每一個零件或機構的運動情況，各個機構還可以進行單獨的運動，讓操作者更直觀明白地了解每個機構的運動形態(tài)。</p><p>　　另外，利用 SolidWorks 的“爆炸視圖”功能，可將經(jīng)過裝配仿真檢驗后修改好的裝配設計方案，通過設計恰當

85、的爆炸方向、爆炸視角和爆炸距離，生成等軸測分解圖，然后對各個構件的相對位置進行重新設定，明確地顯示其結構和相互間的裝配關系[30]，如圖3.21所示。爆炸視圖使得裝配體能夠清楚地表達各個零件裝置間的相對運動關系，同時對于復雜而緊密相接的結構可以有效地理清它們在裝配體中的位置和作用。</p><p>　　圖3.21 裝配體分解成爆炸視圖</p><p>　　干涉檢查關系到產品開發(fā)的質量，無

86、論是在大型組合件裝配體的模擬裝配中，還是在模型的開發(fā)制作過程中，通常都會發(fā)生干涉。這些干涉有可能是簡單的扣件干涉情形，也有可能是因為原本模型不良的尺寸參數(shù)與結構設計，但是無論是哪一種干涉都只能在后續(xù)的零件動態(tài)裝配過程中才可得知。如何快速地檢測出干涉的位置與原因所在，并且有效地判斷出是否為模型尺寸參數(shù)不良的設計或是簡單的扣件裝配問題，從而快速修正錯誤消除此干涉現(xiàn)象，成為值得思考的問題。在傳統(tǒng)模型設計開發(fā)過程中，需要花費大量時間重新設計或是

87、重新建構原型，既浪費了人力又升高了成本。在一個較為復雜的裝配體文件中，想要直接判斷零部件是否發(fā)生干涉是件比較困難的事情。SolidWorks提供了全方位的干涉檢查功能，利用該工具可以相對容易地在零部件之間進行干涉檢查，并且查看發(fā)生干涉的部位，無論是在裝配體或零件于靜態(tài)或動態(tài)的環(huán)境之下都可以快速的進行干涉檢驗，系統(tǒng)會以警示窗口提示出現(xiàn)的干涉部分，進而能夠及時修正或排除相應部分的干涉現(xiàn)象。這樣方便地檢驗方法不必花費大量的時間重新設計還有建構

88、原型，既降低了人力與成本，又提高了產品開發(fā)的質量。下面是對輸墨裝置完整裝配體的干涉檢查計</p><p>　　圖3.22 干涉檢驗</p><p>　　在整個機械系統(tǒng)的設計過程中，零件體的裝配是意義重大也是最為關鍵的一步。SolidWorks建模對比傳統(tǒng)機械設計來說，后者只能單獨完成零件和裝配體的工程圖，而缺少各機構的動態(tài)裝配過程，這不利于設計者從零件先后有裝配過程中查看零件的結構特點是

89、否合理、零件之間是否存在干涉問題等等[31]。利用SolidWorks完成裝配體裝配后不僅可以進行干涉檢查，設計者可以根據(jù)自己的設計意圖和零件在裝配模型中的位置以及相互關系，結合各零件的結構特點和具體應滿足的運動條件，不斷地調整設計模型結構、尺寸以及零件間的配合關系與要求等，使得零件設計更符合設計者的設計思路和最終的功能要求[32]，還可以通過分析各項性能指標及系統(tǒng)響應時間和穩(wěn)定時間來查看裝配體結構是否合理（仿真實驗）。通過一些必要的仿

90、真就可以直接應用設計數(shù)據(jù)或用來指導生產；除此之外，還可將零件轉換成透明體隱藏起來，外部的零件體被隱藏后就能夠清楚地看到內部所有的裝配結構，完成最后的整體裝配之后還可以制作動畫演示完整裝配體的裝配、拆卸和運動過程。這些特有的功能有利于設計者對構思的表達和對設計的修改，從而更完美地實現(xiàn)系統(tǒng)、模型、計算機之間的基本聯(lián)系，對機械</p><p><b>　　結 論</b></p>&

91、lt;p>　　本文在對八開膠印機輸墨裝置結構與功能進行了詳細分析的基礎上，利用SolidWorks軟件建立了八開膠印機輸墨裝置的三維模型，完成了八開膠印機輸墨裝置仿真模型的建立，實現(xiàn)現(xiàn)代的意義上的印刷機設計與高效準確地計算機建模。完成的現(xiàn)代計算機輔助設計膠印機輸墨裝置的方法，縮短了設計周期，節(jié)約了開發(fā)成本，達到生產效率最高化的目的。</p><p>　　論文主要完成以下工作：</p><

92、p>　?、爬肧olidWorks對八開膠印機輸墨裝置的零件體進行三維建模；</p><p>　　⑵建立完整的裝配體三維模型；</p><p>　?、窃诮＿^程中對比傳統(tǒng)設計方法與計算機輔助設計的差異。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 李才運. 現(xiàn)代設計和傳統(tǒng)機械設計比較[

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106、idWorks對機械零件結構的設計與應用[J]. 制造業(yè)自動化，2012，（2）：58-61.</p><p>　　[33] 楊國新，王定標. 基于SolidWorks的機械零部件虛擬裝配體設計技術[J]. 煤礦機械，2007，（65）：59-66.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　我謹在此特別感謝楊翰林老師。

107、無論是對論文立意及定位、資料收集，還是論文結構及內容修改，包括用詞的完善，都得到了老師耐心的幫助。楊老師以其嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度及專業(yè)的學術素養(yǎng)對我的論文做了精盡的講解和指導，對此我表示誠摯的感謝與敬佩。</p><p>　　輕工學院各位專業(yè)課老師無一不忠其職責盡其心力，作為學生，我能從老師身上感受到他們對各自學科事業(yè)的熱情和堅守。感激老師以行踐言，讓我相信每個人都是懷抱著使命和責任的，必將此信念銘記于心。在論文撰寫過

108、程中，也得到了同學許多的支持幫助，在此一并致以謝意。</p><p><b>　　附 錄1</b></p><p><b>　　圖1 支極工程圖</b></p><p><b>　　圖2 把手工程圖</b></p><p><b>　　圖3 槽凸輪工程圖</b