冷凍干燥機產品研發虛擬樣機技術應用

來源: 冷凍干燥機  作者: 冷凍干燥機  Time: 2021-10-28

冷凍干燥機產品研發虛擬樣機技術應用

虛擬產品開發和虛擬樣機技術的出現是市場激烈競爭的拉動和技術迅速發展共同作用的結果。 隨著世界經濟一體化發展，市場競爭日益激烈，多品種小批量生產和大批量定制生產逐漸成為主導的生產形式。 在這種情況下，企業要求得生存與發展，就必須調整其產品開發和生產組織模式，解決 T（快的上市時間）、Q（好的產品質量）、C（低的產品成本）、S（良好的產品服務）和 E（盡少的環境污染）的難題。 另一方面，世界進入全球化的知識經濟時代，現代信息技術特別是計算機技術的飛速發展與廣泛應用，為 TQCSE 難題的解決提供了機遇。 在這樣的背景條件下，虛擬產品開發和虛擬樣機技術應運而生。

虛擬樣機技術是面向系統級設計的、應用基于仿真設計過程的技術，包含有數字化物理樣機（Digital Mock-Up，DMU）、功能虛擬樣機（Functional Virtual Prototyping，FVP）和虛擬工廠仿真（Virtual Fac[1]tory Simulation，VFS）三方面內容。

 冷凍干燥是保存生物特性敏感的組織及組織成為的優選方法。

冷凍干燥機適用于細菌、病毒、血漿、血清、抗體、疫苗以及藥品、微生物、酵母、生物研究用植物提取物等的干燥。冷凍干燥機的虛擬樣機屬于數字化物理樣機的范疇，尚未實現功能化樣機。冷凍干燥機虛擬樣機基于 CATIA V5 設計，整個設計過程可以完全參數化。 虛擬樣機裝配完畢對其進行干涉碰撞檢查，大大提高了產品設計的成功率。二維工程圖直接由虛擬樣機生成，并且二維工程圖能關聯虛擬樣機產品，隨三維虛擬樣機的改變而改動。

1、冷凍干燥機虛擬樣機的參數化設計

參數化設計的基本思想是以約束來表達產品模型的形狀特征，通過從模型中提取一些主要的定形、定位或裝配尺寸作為自定義變量，修改這些變量的同時由一些公式計算出變動其他相關尺寸，從而方便地創建一系列形狀相似的零件。 這種用尺寸驅動、修改圖形的功能為初始產品設計、產品建模、修改系列產品設計提供了有效手段， 能夠滿足設計具有相同或相近幾何拓撲結構的工程系列產品及相關工藝裝備的需要。冷凍干燥機完全基于參數化設計，在產品開發初期對產品外觀的變化和機器內部零件位置的變化具有很高的適應性，并能縮短相關系列產品的開發周期。

2、冷凍干燥機虛擬樣機裝配干涉檢查

冷凍干燥機的虛擬樣機裝配完成后， 可以通過碰撞干涉檢查的方式，獲得各個零件之間的裝配位置關系，檢查是否出現碰撞和干涉情況。 除了碰撞和接觸檢查之外，還可以進行余隙檢查。 余隙檢查即用戶可以自行定義兩零件之間的Z小間隙數值，零件間距離若小于該數值，即報告兩零件間的余隙不足。冷凍干燥機虛擬樣機可開展接觸碰撞余隙檢查。通過該檢查，系統全面發現裝配過程中存在的問題，在產品制造之前解決問題。

3、冷凍干燥機二維工程圖生成

CATIA V5 支持直接生成數控加工程序， 比如塑料法蘭這樣的零件完全可以采用無圖紙加工完成。 但由于加工條件的限制，采用將虛擬樣機直接轉化為二維工程圖 的 方式， 完成加工文件標準化， 且由于我國機械加工圖標準規范與歐美規范不同， 故在生成二維工程圖以后，還需人工標注。

4、冷凍干燥機功能虛擬樣機展望

冷凍干燥機功能虛擬樣機是指具有制冷與傳熱分析功能，電控系統參數對制冷和真空影響分析功能，真空泄漏率計算功能等與真實機器功能基本相同的虛擬樣機。對 冷凍干燥機虛擬樣機的提籃加熱板部分進行有限元傳熱分析、對提籃整體進行強度計算分析。 物料盤在 60 W 加熱膜加熱狀態下溫度場分布圖可觀察到。從而在產品開發初期掌握產品的可靠性和部分功能性指標，且在相同凍干面積的情況下，提高了提籃的穩固性和大大減輕了提籃的質量。

冷凍干燥機數字化虛擬樣機的建立，大大縮短了新機型的研制周期，并且一次安裝試機成功，機器各功能指標得到不同程度的提高。 虛擬樣機為高性能冷凍干燥機的設計提供了有效的方法，為國產冷凍干燥機達到和趕超世界先進水平打下了基礎。

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