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虚拟样机技术在折剪两用机床开发中的研究与应用

时间:2010-06-02 08:00:00 来源:

    4 虚拟样机的仿真分析
   
    4.1 将装配体模型导入ADAMS
   
    首先在ADAMS中的"Units Setting"对话框中设置与Solidworks相同的单位。然后打开Parasohd格式的折剪机床装配体文件,将其导入ADAMs/View环境。
   
    4.2 在ADAMS中构建虚拟样机仿真模型
   
    首先在导入的几何模型上添加标记点,根据几何关系,计算出各点坐标。如果模型中零件的材料属性与实际不符,可以在特性修改对话框中重新定义,使其满足要求。利用ADAMS提供的几何建模工具中的组合形体命令,将相关零件组合成一个构件。如将左右墙板、上固定板、工作台等组合成机架。使用ADAMS/View中的约束库添加各联结件间的约束副,以定义各构件之间的运动关系。如在机架与地面之间添加固定副,滑块与机架之间添加一个沿y轴的移动副,滑块与上连杆、上连杆与油缸、上连杆与下连杆、下连杆与同步连杆、下连杆与机架、同步齿轮与机架、同步连杆与同步齿轮之间各添加轴线为x轴的旋转副,两个同步齿轮之间添加齿轮副,油缸与活塞之间添加一个沿z轴的移动副。至此完成折剪机床虚拟样机模型的建立。如图3所示。
   
    4.3进行仿真模拟
   
    滑块的运动精度直接影响折剪机床的工作性能,虚拟样机模型中,滑块相对机架沿Y轴方向的移动是折剪机床工作的主运动,其运动性能反映了折剪机床的总体性能。因此,对折剪机床在各种工况下的运动和动力进行仿真,获取滑块的位移、速度和加速度的动态变化曲线及滑块的输出力,实现产品的优化设计。采用ADAMS/View提供的函数F(time,…)=SIGN(98000,-VX(zjjc.huosai.MARKER_147)定义施加在活塞杆上的推力。给定总的仿真时间2s,仿真步长200,进行仿真,然后用后处理显示得到滑块等主要构件的位移、速度和加速度曲线,见图4~图9。
   


    4.4仿真结果分析
   
    图4是滑块的位移曲线,滑块在2.5 s内移动距离约为50 mm,位移曲线基本为直线,说明其运动平稳,无振动现象,符合折剪机床的性能要求。图5、图6分别为滑块速度和加速度曲线,在1.75 s发生了锐变,均开始急剧增大,这与图7、8中连杆增力机构的角速度、角加速度曲线相吻合,完全符合平面连杆机构的急回特性。这一特性也符合剪板、折弯的工艺要求。图9反映的是滑块在y轴方向输出的力,即折弯力。从图中看出折弯力是逐渐增大的,在2.5 s左右(折弯开始位置)力增加到了最大值650 kN,完全符合平面连杆机构的增力特性。根据仿真结果,优化折剪机床设计,并制作出实物样机。通过测试,可知折剪机床的机械系统的装配性能、运动性能、输出力等完全满足折剪机床的性能要求。
   
    5 结论
   
    利用SolidWorks软件完成了折剪两用机床机械系统各零部件和装配体三维模型,并进行了干涉和碰撞检查。通过parasolid格式将装配体模型导入ADAMS中,建立了折剪机床虚拟样机仿真模型,设置了初始和边界条件,通过对滑块力学性能和运动特性的仿真分析,获得最优化结果,并制造了实物样机,通过对样机测试,各项性能指标均符合设计要求,性能稳定、可靠。

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