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题目：基于虚拟样机技术的成型凸轮部件设计

[摘要]: 工业技术水平的不断提高，促进了人类文明的进步，也不断促进着食品经济的发展。伴随着经济急速发展，食品加工更加快速、更加有效，食品的个性化程度也不断提升。因此，食品加工机械在食品加工行业、消费和商品流通领域的作用显得越发重要。食品加工产业已经成为区域经济的重要支柱产业，成为反映经济发展水平的重要指标之一。因此，基于虚拟样机技术的成型凸轮机构的研究是很有意义的。本课题是“自动元宵机”控制系统研究中的一个子课题——成型凸轮部件设计‚在本课题的研究中‚笔者结合了虚拟样机技术的有关理论‚完成空间螺旋切割盘的性能分析。

关键词：虚拟样机 成型凸轮 食品加工

1. 课题研究目的和意义

元宵机是现代食品加工成套设备中的一种重要设备。该设备可制造多种类的包馅食品，诸如汤圆、芋丸、豆沙包和麻团等；皮和馅量可依需求作调整，操作方便，拆卸简易、成品划一 、产量高。设备主要由面坯皮料成型机构、馅料充填机构、撒粉机构、封口切断装置和传动系统等组成。

为食品加工设备生产商提供所需的加工机械，完成所要求的食品加工工艺过程，食品加工为达到机械化、自动化的目标，需要虚拟仿真的技术支持。面对我国快速发展的加工工业，我们同时应该看到国内在加工机械的制造业上的不足，专业技术的浅薄、科技含量的不足、创新能力的欠缺等，造成了我国在加工机械制造业上的严重落后，而国外一些高品质、高科技的加工机械已经占据我国加工行业的大部分份额。因此，我国加工机械的提高不应仅停留在数量上，更应该在质量上有所改进。特别是在当今世界经济一体化、集团化的大环境下，发达国家的贸易保护主义日趋严重，引进高技术的成本越来越高。所我们必须对加工机械的技术水平进斤改进及提高，才能提高产品在市场上的竞争力。

引进虚拟样机技术更加快速和有效地解决了这一问题，虚拟样机技术结合先进建模和仿真技术，并运用到整个产品的生命周期，比起传统的产品设计技术，它对产品进行了全方位的控制和评估，强调虚拟协同技术，从而缩短了产品研发设计周期，提高生产效率，节约产品开发成本，形成一种全新的设计理念。同时，虚拟样机在自卸车上的运用提高设计的精确度和可靠性，提高产品质量，增加企业效益,获得市场竞争力。以虚拟样机为代表的计算机技术已逐步成为工程领域中一种新的现代化设计手段。虚拟样机技术主要是运用先进 CAD 技术建立产品的模型，以此为中心拓展到产品整个生命周期过程，来建立与实际物理样机相一致的虚拟样机模型，通过把模型的更改和优化问题转化为数字原型，对其进行评估和测试，从而为实际产品的物理样机提供可靠性分析和优化方案，同时虚拟样机技术也涉及到多个领域，比如先进 CAD 建模技术、CAE 技术、虚拟现实技术和计算可视化技术等。

1. 国内外研究概况

2.1 食品加工机的研究现状和发展趋势

国外发达国家高度发达的食品加工机械部门‚不断利用新原理、新技术、新工艺、新材料‚间接实现了先进技术在食品加工领域的应用。食品加工机械产品品种齐全‚机械化、自动化程度高‚不仅使得加工企业的生产效率大大提高‚而且保证产品质量稳定、统一、可靠和产品标准化、系列化。

目前‚国内的食品加工技术装备相对落后‚机电一体化水平低。我国粮食加工企业的设备和技术‚处于世界发达国家世纪一年代的水平‚约巧居年代水平‚只有左右达到目前国际先进水平。由于设计、机械制造技术与材质等多种原因‚大型关键设备的技术含量低、可靠性差‚设备机电一体化水平及耐用性与国际先进产品有差距。重要的深加工产品工艺技术装备落后主要依靠从发达国家引进。在引进国外先进设备时‚重视硬件‚忽视软件‚消化吸收后缺少创新突破‚缺乏自主技术‚难以缩短同发达国家的差距。面对国际市场激烈竞争和发达国家知识产权保护措施，发展我国具有独立自主知识产权的重大关键技术设备‚迎头赶上发达国家的任务艰巨。

随着对食品加工机理研究的不断深入，为食品加工技术在众多领域中的广泛应用提供了理论依据。自动包馅技术作为一种新型食品加工技术‚具有适应性强、加工范围广等特点‚其已在很多领域取代了传统的加工方法。自动包馅机就是以挤压膨化技术为基础‚在空间螺旋切割盘的基础上发展起来的一种新型食品加工机。随着食品加工向高品质、高性能化、低成本方向发展‚新型的双螺杆挤出机必将具有适宜的停留时间和高剪切力等性能。因此‚将计算机控制和自动化技术应用到高性能的食品加工机中‚实现对系统的计算机自动化控制‚体现了食品加工机的趋势‚必将拥有广阔的发展前景。