基于UG的双锥辊轧机结构设计与运动仿真.pdf

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1、匪密盈墨M文章编号：1672—0121(2010)01—01l2—03基于UG的双锥辊轧机结构设计与运动仿真史双喜(桂林电子科技大学信息科技学院，广西桂林541004)摘要：介绍了cAD／cAE／CAM实现装配、仿真一体化的优点，阐述了UG的功能与应用。在介绍双锥辊轴向轧机原理的基础上，利用UG建立了新型锻压设备——双锥辊轧机及模具主要零件的3D模型。在对3D模型进行虚拟装配后，论述建立双锥辊轧机运动仿真的过程。关键词：计算机应用；仿真设计；双锥辊轧机；cAD／cAE／cAM中图分类号：TG335．

2、19文献标识码：A1前言随着计算机技术的迅速发展，产品设计和生产厂～的方法都在发生着显著的变化。计算机技术与数值Il计算技术、机械设计、制造技术相互结合与渗透，产生了CAD／CAE／CAM技术。这一技术的应用，实现．＼了设计、制造一体化，具有提高模具质量、缩短产品II+制造周期、大幅度降低成本等优点口1。UG是集CAD／ICAE／CAM一体的三维参数化软件，广泛应用于航空、航天、汽车、造船、迎用机械和电子等工业领域。该软件不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配、逆向工程、自动测量和生成工程图等设

3、计功能，而且，在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性[31。图1双锥辊轴向轧机原理1．机架2．主转头3．牟L辊4．牟L件5．工作台6．凹模作为一种新型的锻压设备，双锥辊辗压机是准渐近，直到锥辊接触到轧件时，两者之间的接触摩擦静压加工，无振动、噪声低，所以采用该工艺即节能，力带动锥辊绕自身轴线自转，即轧辊在轧件上面滚又改善劳动环境，经济效益和社会效益都十分显著。动，轴向轧制工件，滑块继续上行实现锥辊对轧件的但双锥辊辗压机的运动过程比一般锻造设备复杂，连续轴向

4、轧制加工同。利用UG软件可建立轧机的三维模型，并进行轴向轧制过程的运动仿真分析，可以清晰地呈现复杂的3双锥辊轧机及模具结构的虚拟设计结构，模拟任意时刻轧制过程的运动状态，验证轧3．1虚拟设计机结构设计的合理性。双锥辊轧机结构、运动过程复杂，在设计和模具开发阶段，利用UG边设计边装配，并进行运动仿真2双锥辊轴向轧机原理分析，可有效避免设计错误，减少设备试制费用，缩口图1所示。两个锥辊对短设备制造周期。机器由主轴、主轴座、轧辊座、轧辊当主轴旋转时，两锥辊绕轴、定位块、大螺栓、迷宫、滑块等组成。图2为轧机

5、模上，当锥辊与凹模距离主要零件3D模型图。轧机模具由锥辊、凹模、模座、凹模底板、模芯、顶杆托板、压圈法兰等组成。图3为主要模具零件教师，从事模具CAD／CAM／CAE3D模型图。3．2虚拟装配4双锥辊轧机运动仿真过程4．1创建初始分析方案双锥辊轧机的主要运动包含以下三步：首先是双锥辊轧机上半部分的整体旋转；与此同时进行的是下模的上行运动；当两个锥辊接触到上行的下模(a)(b)(c)工件时，由于摩擦产生了第三种运动，即双锥辊的自转。为了更简单的建立运动仿真模型，且能更清晰的反映各个运动状态，更直观的了

6、解到零件间的干涉情况，特将个别运动分解嘲。本部分内容中将分别创建两个运动模型：下模上行及锥辊自转运动；下模上(d)(e)行及主轴旋转运动。图2双锥辊轧机主要零件3D模型4．2创建运动模型及运动仿真(a)主轴(b)主轴座(c)轧辊座(d)轧辊轴(e)滑块4．2．1下模上行及锥辊自转运动此过程中可以直观检验模具问是否发生干涉，同时也可检验出锥棍与轧辊轴、轧辊座间的干涉情况。创建运动模型主要步骤为：(a)定义连杆。将其中一锥辊及配对的轧辊轴、键、大螺栓等要发生自转零件定义为连杆一；将另一(a)(b)(c)

7、(d)锥辊及配对的轧辊轴、键、大螺栓等要发生自转零件图3双锥辊轧机模具主要零件3D模型图定义为连杆二；将双锥辊轧机上半部分其他零件一(a)锥辊(b)凹模(c)模座(d)模芯起定义为连杆三，并将其设为固定连杆，即此时已定UG虚拟装配的功能特别强大，可以使零部件义其为运动副一；将下模定义为连杆四。灵活地配对和定位，并保持关联性。在三维模型完成(b)定义运动副及驱动方式。分别将两个锥辊及后，进入assembly(装配)模块完成机构的虚拟装配。其配对的轧辊轴、键、大螺栓等要发生自转零件定义轧机主要部件及模具

8、的装配模型见图4。在装配过为运动副二和运动副三，均选择“旋转副”，定义时其程中可以检验所设计的双锥辊轧机及模具结构是否旋转方向务必定义为轧辊轴线方向。同时要注意定合理，零件间是否会产生干涉，发现问题及时修改，义驱动方式，驱动方式选择“恒定的”，然后在“速度”为进一步优化双锥辊轧机及模具设计奠定基础。框中输入自转的速度，“位移”为0。将下模定义为运动副四，选择“滑动副”，矢量方向为凹模轴向向上，驱动方式也选择“恒定的”，最后输入下模上行速度。(c)设置时间及步数，设置完