隨著中國(guó)汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展，各汽車(chē)廠(chǎng)為了盡可能早的搶占市場(chǎng)，對(duì)汽車(chē)模具的生產(chǎn)周期要求越來(lái)越短，精度要求越來(lái)越高,這就對(duì)模具設(shè)計(jì)以及制造等各個(gè)環(huán)節(jié)提出了更高的要求.隨著CAD/CAM技術(shù)的深入應(yīng)用，二維設(shè)計(jì)逐漸顯現(xiàn)出越來(lái)越多的劣勢(shì)，三維設(shè)計(jì)也就自然而然的成為國(guó)內(nèi)汽車(chē)模具設(shè)計(jì)人員必須掌握的設(shè)計(jì)手段。對(duì)模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真也就有了依據(jù)。
UGNX自帶的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析模塊MOTION提供機(jī)構(gòu)仿真分析和文檔生成功能，可在UG環(huán)境定義機(jī)構(gòu)，包括鉸鏈、連桿、彈簧、阻尼、初始運(yùn)動(dòng)條件、添加阻力等，然后直接在UG中進(jìn)行分析，仿真機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。設(shè)計(jì)人員可以分析反作用力、圖解合成位移、速度、加速度曲線(xiàn)，反作用力可輸入有限元分析。
采用UGNX自帶的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析模塊MOTION提供機(jī)構(gòu)的仿真分析功能可以極其方便的對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行模擬、驗(yàn)證、修改、優(yōu)化，徹底改變傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方案需要組織研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行復(fù)雜設(shè)計(jì)計(jì)算，制造物理機(jī)驗(yàn)證結(jié)果的冗長(zhǎng)過(guò)程，縮短生產(chǎn)周期，節(jié)約設(shè)計(jì)成本。一旦熟練的掌握了此方法，就可以在極短的時(shí)間內(nèi)給出完整且極具說(shuō)服力的設(shè)計(jì)方案。
接下來(lái)本文將結(jié)合模具實(shí)例介紹三維實(shí)體模具實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)仿真的簡(jiǎn)單過(guò)程。圖1是一套拉延模具的三維示意圖。
第一步：數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段
在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真模擬之前我們需要對(duì)已經(jīng)設(shè)計(jì)好的三維模具進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)整理：由于模具設(shè)計(jì)工程師大都習(xí)慣按照最終工作狀態(tài)來(lái)開(kāi)展設(shè)計(jì)，然而進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真時(shí)我們一般都習(xí)慣于從非工作狀態(tài)開(kāi)始進(jìn)行。這步操作很簡(jiǎn)單：假設(shè)這套模具在非工作狀態(tài)所有的上模內(nèi)容需要沿著Z軸正方向移動(dòng)1000mm，壓邊圈組件的工作行程是120mm(需要沿著Z軸正方向移動(dòng)120mm)。那么我們按著要求移動(dòng)相關(guān)實(shí)體模型到指定位置即可。移動(dòng)前后效果見(jiàn)圖1和圖2。
圖1 模具工作狀態(tài)
圖2 模具非工作狀態(tài)(打開(kāi)狀態(tài))
第二步：進(jìn)入運(yùn)動(dòng)仿真模塊
數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完成以后我們首先要進(jìn)入運(yùn)動(dòng)仿真模塊才能進(jìn)行相關(guān)操作。按照?qǐng)D3依次選擇：起點(diǎn)----Motion Simulation即可。
圖3 進(jìn)入運(yùn)動(dòng)仿真模塊操作界面
第三步：設(shè)置連桿機(jī)構(gòu)
新建一個(gè)仿真：右擊運(yùn)動(dòng)導(dǎo)航器(Motion Navigator)上裝配文件名,選擇New Simulation.在隨后出現(xiàn)的對(duì)話(huà)框中直接選擇確定。(如圖4所示)
圖4 新建仿真操作界面
接下來(lái)用鼠標(biāo)右擊Motion1,選擇新連桿(如圖5所示)。在接下來(lái)彈出的對(duì)話(huà)框中的名稱(chēng)欄位輸入xmzj，同時(shí)將“固定連桿”選項(xiàng)前方框中打上對(duì)號(hào)(如圖6所示)，選中圖7所示的所有三維實(shí)體后點(diǎn)擊確定。(此部操作目的是將下模組件中的所有三維實(shí)體設(shè)置成1個(gè)相對(duì)地固定的連桿機(jī)構(gòu))
圖5 新建連桿操作界面1
圖6 新建連桿操作界面2
用同樣的方法將圖8所示的所有三維實(shí)體設(shè)置成名稱(chēng)為smzj的連桿機(jī)構(gòu)，不過(guò)值得注意的是需要確認(rèn)“固定連桿”選項(xiàng)前方框中不可以打上對(duì)號(hào)。
用同樣的方法將圖9所示的所有三維實(shí)體設(shè)置成名稱(chēng)為ybqzj的連桿機(jī)構(gòu)，需要確認(rèn)“固定連桿”選項(xiàng)前方框中不可以打上對(duì)號(hào)。
圖7 xmzj連桿機(jī)構(gòu)所包含的三維實(shí)體示意圖
圖8 smzj所包含的三維實(shí)體示意圖
圖9 ybqzj所包含的三維實(shí)體示意圖
截止現(xiàn)在所有的連桿機(jī)構(gòu)已經(jīng)設(shè)置完成。
第四步：設(shè)置運(yùn)動(dòng)副
按照如圖10所示用鼠標(biāo)右擊Joints,然后依次選擇：新建…滑動(dòng)副，在隨后彈出的對(duì)話(huà)框中(如圖11所示)的“名稱(chēng)”欄位輸入“xmzj-yundong”，將方位設(shè)置成“-Z”方向，同時(shí)需要選中前面設(shè)置好的“xmzj” 連桿機(jī)構(gòu)。然后需要在“駕駛員”選項(xiàng)卡的下拉菜單中選中“關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)”。
圖10 新建運(yùn)動(dòng)副引導(dǎo)頁(yè)面
圖11 新建運(yùn)動(dòng)副操作界面
同樣按照如圖10所示用鼠標(biāo)右擊Joints,然后依次選擇：新建…滑動(dòng)副，在隨后彈出的對(duì)話(huà)框中(如圖11所示)的“名稱(chēng)”欄位輸入“ybqzj-yundong”，將方位設(shè)置成“-Z”方向，同時(shí)需要選中前面設(shè)置好的“ybqzj” 連桿機(jī)構(gòu)。然后需要在“駕駛員”選項(xiàng)卡的下拉菜單中選中“關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)”。
截止現(xiàn)在所有的運(yùn)動(dòng)副已經(jīng)設(shè)置完成。
第五步：建立解決方案
按照如圖12所示用鼠標(biāo)右擊Motion1,然后依次選擇：新建解決方案，將隨后彈出的“解決方案”對(duì)話(huà)框中的“解決方案類(lèi)型”設(shè)置為“關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)”(如圖13所示)。
圖12 新建運(yùn)動(dòng)副引導(dǎo)頁(yè)面
圖13 smzj所包含的三維實(shí)體示意圖
第六步：對(duì)已經(jīng)設(shè)置好的仿真求解
在主菜單依次選擇分析…Motion…解算，在隨后彈出的對(duì)話(huà)框中按照?qǐng)D14進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置完成以后點(diǎn)擊“單步前進(jìn)按鈕”，接著按照?qǐng)D15進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置完成以后點(diǎn)擊“取消”退出“關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)”對(duì)話(huà)框。
圖14 “關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)”對(duì)話(huà)框1
圖15 “關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)”對(duì)話(huà)框2
第七步：享受設(shè)置取得的成果
在主菜單依次選擇分析…Motion…動(dòng)畫(huà)，在隨后彈出的對(duì)話(huà)框中點(diǎn)擊“播放”按鈕即可享受一場(chǎng)從未見(jiàn)過(guò)的視覺(jué)盛宴。同時(shí)我們還可以在畫(huà)面中動(dòng)態(tài)測(cè)量某兩個(gè)點(diǎn)的距離變化;查看運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的干涉情況;可以設(shè)置成運(yùn)動(dòng)過(guò)程中如果遇到干涉情況停止運(yùn)動(dòng);可以求出某些關(guān)鍵點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡等。(如圖16所示)
圖16 “動(dòng)畫(huà)”對(duì)話(huà)框