轮胎活络模具的运动仿真eghs.docx

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1、轮胎活络络模具的的运动仿仿真作者：广广东巨轮轮模具股股份有限限公司 孟超轮胎活络络模具（以以下简称称“活络络模具”）技技术含量量高，结结构复杂杂，零部部件较多多，体积积大、重重量重，而而且精度度要求高高，再加加上因轮轮胎硫化化工艺及及过程复复杂而难难以在模模具厂实实施试模模等因素素制约，很很容易出出现设计计缺陷不不能被及及时发现现的情况况，造成成模具结结构运动动时发生生干涉，严严重时会会使模具具报废，因因此，非非常有必必要对活活络模具具进行三三维运动动仿真。 三维运运动仿真真技术具具有经济济、安全全、实验验周期短短等特点点，通过过活络模模具机构构的三维维运动仿仿真模拟拟其开模模及合模模运动过过

2、程，可可以实时时地检查查出零部部件之间间的干涉涉，从而而可以直直观地看看到整个个活络模模具的运运动过程程，同时时也可以以分析其其运动的的极限位位置、空空间运动动位置、运运动参数数以及轨轨迹包络络等内容容。这样样，设计计人员在在轮胎厂厂试模之之前就可可以提前前对可能能出现的的问题做做出精确确的预测测，改进进和优化化设计，为为活络模模具的合合理设计计提供科科学依据据。 活活络模具具的运动动特点 与大多多数其他他类型的的模具一一样，活活络模具具一般也也由动模模和定模模两部分分组成，在在轮胎模模具行业业，我们们称之为为“上模模”和“下下模”，具具体结构构见图11。上模模包括上上盖、中中模套、滑滑块、上

3、上侧板、花花纹块及及导向机机构等，安安装在硫硫化机的的移动模模板上，在在轮胎硫硫化成型型过程中中，它随随硫化机机上的合合模系统统运动。下下模包括括底座、下下侧板等等，安装装在硫化化机的固固定模板板上。硫硫化成型型时，上上模和下下模闭合合，胶囊囊充气张张开构成成封闭的的型腔，事事先缠绕绕成型的的胎坯套套在胶囊囊外面，在在胶囊的的张力作作用下贴贴合在型型腔内壁壁，高温温保压进进行硫化化。硫化化成型后后开模，上上模与下下模分离离，然后后由硫化化机的机机械手取取出轮胎胎制品。 图1 活活络模具具的结构构在轮胎生生产过程程中，活活络模具具的运动动形式相相对简单单，其开开模及合合模均沿沿同一方方向作直直线

4、运动动，活络络机构沿沿径向作作直线运运动。 合模时时，在硫硫化机的的动力作作用下，合合模力通通过中模模套的斜斜面施压压于滑块块的斜面面，形成成滑块移移动的动动力，在在中模套套的导向向斜面及及装在滑滑块上导导向条的的导向下下，滑块块进行径径向滑动动，从而而带动装装在滑块块上的花花纹块合合拢，完完全合拢拢后，中中模套内内圆锥面面与滑块块的外圆圆锥面达达到轻微微的线性性接触状状态，既既不会有有过量的的导向度度，还可可以保证证一定的的热传递递效果。 开模时时，在硫硫化机的的带动下下，中模模套与上上盖向上上运动，由由于滑块块与花纹纹块有自自重，在在中模套套斜平面面及导向向条的导导向下开开始下滑滑，同时时

5、向外张张开直至至最终脱脱胎。 通过上上面的分分析可以以看出，活活络模具具在运动动的过程程中，一一部分零零部件固固定不动动，另一一部分零零件随着着硫化机机的上模模板移动动一段距距离X，而而滑块及及花纹块块在移动动的同时时，在导导向机构构的作用用下，则则沿径向向移动一一段距离离Y，XX、Y 统称为为“活络络模具的的开模行行程”，其其余的零零部件移移动的距距离小于于开模行行程。 三维运运动仿真真 1. 运动动仿真原原理 运运动仿真真的内容容主要包包括：静静力学（SStattic）分分析、运运动学（KKineemattic）分分析和动动力学（DDynaamicc）分析析。当系系统或机机构受到到静载荷荷

6、时，确确定在运运动副制制约下的的系统平平衡位置置以及运运动副静静反力的的问题，属属静力学学内容；在不考考虑系统统运动起起因的情情况下研研究各部部件的位位置与姿姿态及其其变化速速度与加加速度的的关系，属属运动学学内容；而讨论论载荷与与系统的的关系则则属动力力学内容容。 笔笔者采用用UG NX33.0作作为仿真真平台，通通过Moodellingg功能设设计并建建立活络络模具的的三维实实体模型型，然后后利用MMotiion（运运动仿真真）功能能建立运运动仿真真模型。UUG/MMotiion模模块集成成了Meechaaniccal Dynnamiics 公司（MMDI）的的ADAAMS/Kinnema

7、aticcs 解解算器，这这个嵌入入式软件件代码是是求解运运动分析析方案所所用的处处理器，可可实现对对任何二二维、三三维机构构或系统统进行复复杂的静静力学分分析、运运动学分分析、动动力学分分析及设设计仿真真。 我我们的仿仿真运算算过程如如下： （1）前前处理器器：创建建运动分分析方案案是分析析过程的的前处理理（Prre-PProccesssingg）阶段段，利用用这些分分析方案案得到的的信息生生成内部部的ADDAMSS输入数数据文件件，再传传送到AADAMMS 解解算器； （22）求解解过程（PProccesssingg）： ADMMAMSS解算器器处理输输入数据据，确定定递交分分析方案案的解

8、，并并生成内内部的AADAMMS输出出数据文文件，再再传送到到运动分分析模块块中； （3）后后处理（Post-Processing）： Motion模块解释ADAMS的输出数据文件，并转换成动画、图表及报表文件。 2. 运动仿真过程 我们基于UG NX3.0软件平台来实现活络模具的运动仿真。在此之前，我们必须先在UG NX3.0软件平台下建立活络模具的三维造型，图2是其中几个主要零部件的三维造型。 图2 活活络模具具主要零零部件的的三维造造型运动仿真真实现的的步骤一一般包括括如下几几步： （1）建建立运动动场景 运动场场景（SScennariio）是是整个运运动仿真真过程的的入口，是是运动模模

9、型的载载体，运运动模型型的全部部数据都都存储在在运动场场景之中中。建立立运动场场景后，可可对三维维实体模模型设置置各种运运动参数数，然后后对由这这些运动动参数所所构建的的运动模模型进行行运动仿仿真。 要建立立运动场场景，先先要打开开UG/Mottionn（运动动仿真）的的主界面面。在UUG的主主界面中中选择菜菜单命令令ApppliccatiionMottionn进入运运动仿真真界面，之之后，在在右侧导导航栏中中选择SScennariio NNaviigattor（场场景导航航），系系统将会会自动打打开运动动场景导导航窗口口。 在在模型的的右键快快捷菜单单中选择择Neww Sccenaarioo

10、菜单项项，建立立一个新新的运动动场景，默默认名称称为Sccenaarioo_1，类类型为MMotiion，运运动仿真真环境为为静态动动力学仿仿真（SStattic & DDynaamiccs），该该信息将将显示在在运动场场景导航航窗口中中，并且且运动仿仿真各工工具栏项项将变为为可操作作的状态态。 运运动场景景建立后后便可以以对三维维实体模模型设置置各种运运动参数数了。在在该场景景中设立立的所有有运动参参数都将将存储在在该运动动场景之之中，由由这些运运动参数数所构建建的运动动模型也也将以该该运动场场景为载载体进行行运动仿仿真。重重复该操操作可以以在同一一个Maasteer MModeel下设设立

11、各种种不同的的运动场场景，比比如通过过设置不不同的运运动参数数，实现现不同的的运动。 （2）构构建运动动模型 运动模模型包括括连杆特特性与运运动副。构构件和运运动副是是整个运运动机构构的两大大基本要要素，对对机构进进行运动动统一建建模，不不可避免免地要对对机构的的拓扑进进行有效效表达。这这些关系系在Mootioon模块块的算法法中有所所体现。连连杆指运运动分析析过程中中所操作作的实体体对象，是是Moddeliing与与Mottionn功能之之间的连连接纽带带。机构构的运动动副是连连接相邻邻两构件件的一种种运动约约束的力力学抽象象，是铰铰链的物物理背景景。通过过建立运运动副才才能组成成相应的的运

12、动机机构，从从而进行行后续的的运动仿仿真。 在活络络模具的的运动分分析过程程中，按按照各个个零部件件的相互互装配关关系，通通过连杆杆将其逐逐一建立立Moddeliing与与Mottionn功能之之间的连连接，各各个运动动机构之之间的运运动副相相对简单单，均为为滑块连连接。滑滑块连接接是两个个相连件件互相接接触并保保持着相相对的滑滑动，可可以实现现一个部部件相对对与另一一部件的的直线运运动，它它有两种种形式：一种是是滑块为为一个自自由滑块块，在另另一部件件上产生生相对滑滑动；一一种为滑滑块连接接在机架架上，在在静止表表面上滑滑动。 上述过过程完成成后，我我们将看看到图33所示的的画面。 图3 建

13、建立运动动场景（3）运运动输入入 运动动输入是是赋给运运动副相相应的控控制运动动的参数数，是驱驱动整个个机运动动的关键键部分，即即运动副副的驱动动力。MMotiion模模块里提提供了44种驱动动：恒定定驱动（CConsstannt）、简简谐运动动驱动（HHarmmoniic）、运运动函数数（Geenerral）与与关节运运动驱动动（Arrticculaatioon）。在在实际的的机构运运动分析析中，复复杂的运运动只有有通过运运动函数数进行仿仿真，附附给连杆杆以精确确的运动动。在活活络模具具的运动动分析中中，活络络模具的的运动形形式相对对简单，故故我们设设定为恒恒定驱动动 （CConsstann

14、t）即即可。 （4）运运动仿真真 运动动仿真是是基于时时间的一一种运动动形式，机机构在指指定的时时间段中中运动，并并同时指指定该时时间段中中的步数数，从而而进行运运动分析析。通过过对运动动分析过过程的控控制，可可以直观观地以动动画的形形式输出出运动模模型的不不同运动动状况，可可以比较较准确地地模拟分分析所设设计的模模具机构构的真实实运动情情况（见见图4）。 图4 活活络模具具机构的的运动仿仿真3.干涉涉检查 UG/Mottionn模块还还可以进进行机构构的干涉涉检查，跟跟踪零件件的运动动轨迹，从从而可以以检查出出模具设设计过程程中容易易忽略的的一些问问题，提提高设计计的效率率与质量量。 装装配

15、环境境下的干干涉检查查分为静静态干涉涉检查和和动态干干涉检查查。静态态干涉检检查是指指在某个个特定位位置关系系下，检检查装配配体中各各个零部部件间的的干涉。动动态干涉涉检查是是指在运运动过程程中检查查干涉。在在干涉检检查中一一般可以以选择是是检查全全部的零零件，还还是某几几个零件件间的干干涉情况况。 在在本文中中用到的的是动态态干涉检检查，即即通过模模拟模具具的运动动过程来来检查是是否存在在干涉。模模具的运运动仿真真过程中中发生干干涉的原原因主要要有3个个：运动动分组和和运动参参数设置置不当；设计不不当；系系统本身身的误差差。在模模具运动动仿真的的过程中中若出现现干涉，首首先需检检查运动动参数

16、的的设置是是否合理理，并对对运动方方向和运运动距离离进行重重新设置置，如果果各项运运动参数数的设置置没有问问题，则则要检查查干涉零零件的相相交部分分是否存存在不合合理的结结构，如如果有问问题则要要修改模模具的结结构。 结论 模具的的CADD/CAAM/CCAE集集成化已已经被越越来越多多地应用用到当今今模具领领域之中中，我们们借助UUG NNX3.0实现现了对轮轮胎活络络模具运运动仿真真的全过过程。在在活络模模具的设设计中，通通过三维维运动仿仿真，可可以及时时有效地地发现问问题所在在，并提提出相应应的解决决方案，大大大缩短短新产品品设计的的周期；而且通通过对数数字化模模型的分分析可以以提早发发现模具具产品的的缺陷并并加以修修改，达达到提高高产品质质量、优优化模具具产品的的设计目目的；直直接在数数字化模模型上进进行各种种运动及及材料特特性的仿仿真分析析而不用用投入大大量的人人力、财财力进行行产品试试制，有有效节约约了生产产成本。总总之，三三维运动动仿真技技术的应应用对模模具行业业乃至各各个机械械行业都都是大有有裨益的的。(eend)