用户案例 | 虚拟调试设计新型注塑机，节省成本

确立技术方案

为了在没有成本或时间超支的情况下完成这一新设计，该公司希望采用虚拟调试技术。但由于该公司没有虚拟调试的经验，他们联系到了Maplesoft和B&R的软件和开发服务。使用Maplesoft的建模和仿真工具MapleSim，开发了机器的动态模型。通过B&R公司，建立了该模型，为该机的电机尺寸和控制策略提供了依据。

经济而有效的电机尺寸

使用MapleSim创建了新设计的基于物理的模型（图1）。该公司向B&R公司提供了其新机制的详细信息，包括几何结构、材料规格和机器的期望运动轨迹。利用这些信息，MapleSim模型可以测试出电机的负载要求。通过将公司现有的CAD信息导入MapleSim，该模型在几天内就可以建立和定制，从而使电机的尺寸能比使用传统工艺更快的选定。

图1：新机构的MapleSim模型，包括机构几何结构、电机规格和其他细节，以确保准确的模拟。

为了确保MapleSim模型的准确性，客户提供了该机构以前的运动轨迹数据。通过模拟对比以前的运动轨迹数据，该模型被证明具有高度的真实性，这使公司有信心向前迈进，并开始研究探索新的运动轨迹。

图2: MapleSim中的模拟结果能够显示给定运动轨迹的电机要求，此外还提供了一个用于快速视觉检查的三维可视化窗口。

新的运动轨迹在MapleSim中实现，结果如图2所示。仿真结果将自动显示三维可视化窗口，以便快速进行设计检查，电机的负载要求将显示在窗口旁边。这些结果形成了一个通用的转速扭矩图（图3）。在这个图表中，机器的工作循环（绿色）被认为完全符合公司的电机要求（蓝色）。这一信息向公司证明，在该机器运动曲线的每一点上，电机都将在安全范围内运行，并不需要加大电机尺寸来预留运行误差。

图3：如图所示，转速-扭矩曲线图表明，所需的电机扭矩（绿色）将在整个机器工作循环中保持在额定电机（蓝色）的工作特性范围内。

控制策略测试

新机器将使用双轴闭合机构将电机负载分成两半，从而避免使用单个较大电机所带来的成本问题。这种新设计的一个关键要求是，在模具打开和关闭期间，两个轴需要保持平行。如果任何一个轴发生错位，机器都有被严重损坏的危险。为了防止这种损坏，控制策略必须确保在各种条件下两轴的位置不变。为了降低机器损坏的风险，使用虚拟调试技术，根据先前创建的基于物理的模型来测试控制器的性能。

为了进行虚拟调试，对MapleSim模型进行了改进，以反映新的双轴设计（图4）。新机构被复 制并连接到模具子系统，该子系统将模具建模为弹簧-阻尼器系统。该子系统的作用在于，在关闭模具并将注塑材料回推时，向机构提供所需的力。