有刪減，如需全文，請購雜志或前往知網(wǎng)下載

2019家電模具高峰論壇征文

當前已有一些動態(tài)干涉檢查的軟件，但由于汽車覆蓋件模具結(jié)構(gòu)復雜，大部分軟件實現(xiàn)的運動仿真與實際運動規(guī)律有明顯偏差，而且圖紙的導入導出操作繁瑣費時，不符合設計人員的操作習慣。

針對以上情況，現(xiàn)通過計算機輔助技術，使用編程語言進行二次開發(fā)，設計一種基于NX運動仿真的模具動態(tài)干涉檢查系統(tǒng)。該系統(tǒng)運用NX軟件中自帶的運動模塊檢查動態(tài)干涉，通過用戶快速設置運動行程，程序自動識別運動部件和函數(shù)，直接進入仿真運動并檢測動態(tài)干涉，既可保證仿真的準確性，又能實現(xiàn)圖紙的延續(xù)性。

對于一些不參與主要運動的零件，只需要設置1個屬性名作為零件的標記，而絕大多數(shù)零件由于需要參與運動，不僅要添加屬性名，還要設置表達式來標記其位置信息。比如STRIPPER_X=20，表示一次運動行程中落料板沿x方向的位移為20mm。

此外，根據(jù)參數(shù)化建模的設計思想，抽取關鍵的運動參數(shù)作為主動參數(shù)，將其余的參數(shù)與之相互關聯(lián)成為被動參數(shù)，被動參數(shù)由主動參數(shù)驅(qū)動。如MACHINE_STROKE=STRIPPER_Z+STRPPER_TRAVEL_Z中，STRIPPER_Z和STRPPER_TRAVEL_Z是主動參數(shù)，改變主動參數(shù)可以驅(qū)動被動參數(shù)MACHINE_STROKE的值。通過屬性名和表達式的設置，程序可獲取整個模具的信息，方便后續(xù)分析和仿真。

對于大多數(shù)的運動仿真普遍存在一個問題，即定義的運動機構(gòu)與實際的運動規(guī)律不一致，因此系統(tǒng)提出運動規(guī)律模板化概念，即通過對指定模型的分析，總結(jié)普遍規(guī)律和結(jié)構(gòu)特點，將其劃分成不同的運動機構(gòu)，并設置相應的運動模板。如常用的滑塊包括水平側(cè)沖滑塊、雙動式滑塊和上模斜滑塊等，可針對性地創(chuàng)建相應滑塊運動模板并保存。同一個運動模板的連桿分類表可以通用，運動函數(shù)以及運動副的創(chuàng)建基本一致。每次匹配運動模板之后，系統(tǒng)可自行在后臺生成相應運動規(guī)律的連桿、運動副以及運動函數(shù)并求解，實現(xiàn)動態(tài)仿真和干涉檢查的自動化。

連桿是傳遞力與運動的零件，1個連桿中的不同部件不可能存在相對運動，因此可以根據(jù)上述定義的屬性，通過程序遍歷所有的零件，將沒有相對運動的部件聯(lián)合成為一個連桿。

（a）模具開模狀態(tài)（上止點）

（b）模具合模狀態(tài)

圖2 水平側(cè)沖滑塊

以水平側(cè)沖滑塊為例，圖2（a）所示為開模狀態(tài)，圖2（b）所示為合模狀態(tài)。該滑塊的運動行程：上模板向下運動至斜楔與滑塊接觸→上模板繼續(xù)下行，斜楔推動滑塊，并帶動落料板和凸模水平向右運動直至模具閉合→保持壓力一段時間→氮氣彈簧推動落料板和滑塊水平向左運動，直至滑塊碰到復位組件→上模板向上運動回到上止點。因此可以將該模具分為上模連桿、落料板連桿、滑塊連桿和下連桿等，部分連桿類型如表1所示。

運動驅(qū)動函數(shù)是數(shù)學表達式，用來描述運動規(guī)律。對水平側(cè)沖滑塊，只需要通過幾何方法，計算斜楔和滑塊接觸前的運動規(guī)律（上下往復）以及斜楔和滑塊接觸后的運動規(guī)律（滑塊將豎直方向的力轉(zhuǎn)化為水平方向的力），如圖3所示。

（a）斜楔和滑塊接觸

（b）推動滑塊水平運動

（c）幾何分析

圖3 滑塊運動行程

當斜楔和滑塊接觸后，斜楔繼續(xù)豎直向下運動距離為h，滑塊將力的豎直方向轉(zhuǎn)化為水平方向，運動距離為s，滑塊結(jié)構(gòu)的角度為α，三者之間的關系為：

h=s×tanα       （1）

案例中汽車覆蓋件選用step函數(shù)作為驅(qū)動函數(shù)，以此建立時間和位移的相互關系，step函數(shù)表達式為：

step(x,x0,h0,x1,h1)      （2）

式中：x——自變量，可以是time或任意函數(shù)；x0——step函數(shù)的自變量初始值；h0——step函數(shù)的初始值；x1——step函數(shù)的自變量結(jié)束值；h1——step函數(shù)的結(jié)束值。

其基本描述為：

將整個向下的運動過程分為360步，0~tx1時，上模帶動斜楔向下運動，但斜楔并未與滑塊接觸；tx1~tx2時，斜楔繼續(xù)向下運動，驅(qū)動滑塊水平運動，運動行程如式（1）；tx2～360時，模具靜止保持合模狀態(tài)。其中，tx1是斜楔與滑塊剛接觸的時間點，tx2是運動至剛合模的時間點。

因此，上模連桿的運動方程為：

step(x,0,h0),1,h1+step(x,1,0,2,Δh1)+step(x,2,0,3,Δh2)+?+step(x,k,0,k+1,Δh)k+?+step(x,359,0,360,Δh360)    （4）

其中，

Δhk=hk+1-hk

滑塊連桿的運動方程為：

step(x,0,s,t)x1,s+step(x,t)x1,0,m,Δstx1+?+step(x,k,0,k+1,Δs)k+?+step(x,j,0,t)x2,Δstx2+?+step(x,t)x2,0,360,0   （5）

其中，Δsk=sk+1-sk=Δhk/tanα

運動副是2個連桿之間的運動，汽車覆蓋件模具中通常只需滑動副即可滿足仿真需求。每2個接觸連桿之間，只要存在相對運動就是1個運動副。運動副的設置可利用程序?qū)崿F(xiàn)自動化生成，其實現(xiàn)流程如下：通過匹配的運動模板得到不同連桿之間的運動規(guī)律；遍歷屬性名找到2個有相互運動的連桿中真實接觸的零件；后臺求出接觸面并判斷運動副的運動矢量；通過創(chuàng)建的運動函數(shù)即可生成運動副，完成運動機構(gòu)的所有設置。

▍