基于UG的挤压铸造模具设计与运动仿真

发布时间：2016-11-15 00:23

本文关键词：基于UG的挤压铸造模具设计与运动仿真，由笔耕文化传播整理发布。

武汉理Ｌ人学硕士学位论文；步骤，有些步骤可以根据实际情况而省略：；图５—６连杆创建对话框Ｍａｓｓ项；（１）选择连杆特性的几何模型；该选项在图形窗口中选择将要赋予该连杆特性的几何模；（２）设置连杆的质量特性；质量特性是一个可选项，当不关心反作用力时，可以忽；没有质量的连杆有纯线框对象及无厚度的片体；ＲｏｔａｔｉｏｎＶｅｌｏｃｉｔｙ）；（３）设置连杆的惯性力；在

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步骤，有些步骤可以根据实际情况而省略：

图５—６连杆创建对话框Ｍａｓｓ项

（１）选择连杆特性的几何模型

该选项在图形窗口中选择将要赋予该连杆特性的几何模型。“创建连杆”对话框将显示连杆的默认名字，格式为Ｌ００１、Ｌ００２、…ＬＯＯｎ。在选择连杆特性的几何模型时，对象不能与多个连杆相关，例如，一旦一个对象被选择并成为一个连杆的一部分，它不能再次被选中而成为另外一个连杆的一部分。

（２）设置连杆的质量特性

质量特性是一个可选项，当不关心反作用力时，可以忽略质量特性。而当需要分析反作用力或作动力学分析时，必须为每个连杆输入质量特性，包括质量、质心和惯性矩。

没有质量的连杆有纯线框对象及无厚度的片体。根据连杆中的实体，系统可以按默认设置自动计算质量特性。在大多数情况下，这些默认计算值可以生成精确的计算结果。尽管如此，在某些情况下，用户必须人工输入质量特性，而不能接受系统默认值。自定义值包括：质量（Ｍａｓｓ）、惯性矩（Ｉｎｅｒｔｉａ）、初始移动速度（Ｉｎｉｔｉａｌ

ＲｏｔａｔｉｏｎＶｅｌｏｃｉｔｙ）。ＴｒａｎｓｌａｔｉｏｎＶｅｌｏｃｉｔｙ）和初始转动速度（Ｉｎｉｔｉａｌ

（３）设置连杆的惯性力

在定义惯性矩数值前，必须先确定惯性矩的原点并选择编辑坐标系方向，然后明确定义质量惯性矩（ＭｏｓｓＭｏｍｅｎｔｓ）Ｉｘｘ、Ｉｙｙ、Ｉｚｚ和质量惯性积（ＭａｓｓＰｒｏｄｕｃｔｓ）Ｉｘｙ、Ｉｘｚ、Ｉｙｚ。惯性矩单位根据部件文件单位确定。其中，Ｉｘｘ、

Ｉｙｙ、Ｉｚｚ必须大于零，Ｉｘｙ、Ｉｘｚ、Ｉｙｚ可以是任意值。

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（４）设置连杆的初始平移速度

（５）设置连杆的初始旋转速度

其中，（４）、（５）两项均为可选项，可以不设定。

２．连杆特性参数的编辑

当连杆特性参数设置有误时，就必需对各项参数进行修改，ＵＧ／Ｍｏｔｉｏｎ中该项功能的实现是通过运动模型管理模块中的运动模型部件编辑来实现的。点击运动模型管理模块中的ＥｄｉｔＭｏｔｉｏｎＯｂｊｅｃｔ图标，将弹出一个“类选择”对话框，要求选择将要进行编辑的部件。将“类选择”对话框的选择类型设为Ｌｉｎｋ，选择了某一连杆后将弹出“连杆特性参数设置”对话框，对各项参数的编辑与连杆建立时的参数设置操作完全相同。

５．５．３．２创建运动副

在运动副创建前，机构中的连杆是在空中浮动的，没有约束，具有６个自由度（ＤｅｇｒｅｅＯｆＦｒｅｅｄｏｍ，ＤＯＦ）：沿ｘ、Ｙ、ｚ轴方向的移动以及绕ｘ、Ｙ、ｚ轴的转动。当运动副创建后，会约束一个或几个运动（移动或转动）自由度。运动副的作用就是允许所需的运动和限制不要的运动。

１．运动副的类型

ｕＧ运动分析模块提供了１２种运动副类型，分为两大类：普通类型的运动副８种（旋转副、滑动副、球面副、柱面副、平面副、万向节、点在线上副和线在线上副），特殊类型的运动副４种（螺旋副、线缆副、齿轮／齿条副和齿轮副）。普通类型的运动副是独特的，它只与自身有关。而特殊类型的运动副是在两个普通类型的运动副之间定义了特殊关系的运动副，它允许两个普通类型的运动副一起工作完成特定的功能（如旋转副＋滑动副＝螺旋副）。以下是几种常用运动副：

（１）旋转副

旋转副是用来连接两个连杆的经典运动副，有一个绕轴转动的自由度，旋转副不允许两个连杆之间有任何移动，如图５—７（ａ）所示。它有两种形式：一种是两个连杆绕同一轴作相对的转动，另一种是一个连杆绕固定在机架上的一根轴进行旋转。

一个旋转副去掉５个自由度，可以定义一个运动输入，旋转的正向由右手法则确定。创建旋转副的步骤一般为：定义第一个连杆、定义第一个连杆的原点５３

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和方向、定义第二个连杆以及定义第二个连杆的原点和方向四步。在定义第一个连杆时，第一次选择也同时定义了运动副默认的原点和方向。一般来说，旋转副的原点可以位于ｚ轴的任何位置，旋转副都会产生相同的运动，较好的办法是将运动副的原点放在旋转副模型的中间。但在作精确分析（如动力学分析）时，必须精确地定义旋转副的原点。在定义运动副时，如果运动副只有一个连杆，则运动副自动设为与地固定。如果需要均可以定义运动副的运动范围和运动驱动。

（２）滑动副

滑动副连接两个互相接触并保持着相对滑动的连杆，有一个自由度，连杆之间不允许自由转动，如图５—７（ｂ）所示。滑动副可以实现一个部件相对于另一部件的直线运动，它有两种形式：一种是滑块为一个自由滑块，在另一部件上产生相对滑动；另一种为滑块连接在机架上，在静止表面上滑动。一个滑动副去掉５个自由度，可以定义一个运动驱动，移动的正方向是ｚ轴正向。滑动副的创建步骤与旋转副相同。

（３）柱面副．

柱面副连接两个连杆，有两个运动自由度——一个转动自由度和一个移动自由度。两个连杆可绕ｚ轴自由转动，沿ｚ轴自由移动，如图５—７（Ｏ）所示。柱面副也有两种形式：一种是两个部件相连，另一种是一个部件连接在机架上。柱面副不能定义运动驱动，不能规定运动副的运动范围。。菱暴（ａ）：．～／～、｜一。多一鳝羽惫工（ｂ）（ｃ）图５—７旋转副、滑动副和柱面副的运动特征

２．运动副的建立

在建立了一个运动场景和设置了连杆特性后，可以开始进行运动副创建的操作。ＵＧ／Ｍｏｔｉｏｎ中各种运动副的建立方法都是类似的。点击连杆特性和运动副模块中的运动副（Ｊｏｉｎｔ）按钮后，将弹出一个对话框要求用户选择运动副的类型，如图５—８所示。当用户选择不同的运动副类型后，，该对话框将会发生变化。

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建立运动副的一般步骤如下

图５—８创建运动副对话框ＦｉｒｓｔＬｉｎｋ项

该步骤选择将要进行连接的第一个连杆。

在图５—８中，如果ＳｎａｐＬｉｎｋｓ（捕捉连杆）选项空置，则该连杆将要与机架连接在一起。ＳｎａｐＬｉｎｋｓ选项作用是：选中这个单选项后，用户所设黄的运动副为两个连杆之间的连接，对话框要求设置运动副在各个连杆上的相关参数；空置该单选项时，用户所设置的运动副为连杆与假象的机架之间的连接，只需设置运动副在这个连杆上的参数即可。

（２）ＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎＯｎＦｉｒｓｔＬｉｎｋ

在图形窗口中选择将要进行连接的第一个连杆后，第二步图标将会被自动激活，同时“创建运动副”对话框中的ＥｄｉｔＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ选项被激活，系统在该对话框中自动显示点创建的方式，引导用户设置运动副在第一个连杆上的位置和方向。

运动副的位置是指两个连杆连接或者连杆与机架连接时关节点的所在，连杆将在此点与机架或者连杆相连接。而不同的运动副其方向的定义是不同的，旋转副的方向指的是连杆转动的旋转轴，移动副的方向指的是连杆平移的方向。

（３）ＳｅｃｏｎｄＬｉｎｋ

当ＳｎａｐＬｉｎｋｓ选项被选中时，在设噩完了运动副在第一个连杆上的相关参数后，第三步图标将会被自动激活，此步骤用来在图形窗口中选择与第一个连杆以选定运动副连接的第二个连杆。５５

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（４）ＯｒｉｅｎｔａｔｉｏｎＯｎＳｅｃｏｎｄＬｉｎｋ

在图形窗口中选择了将要进行连接的第二个连杆后，第四步图标将会被自动的激活。与运动副在第一个连杆上参数的设置方法类似，该步可以完成运动副在第二个连杆上参数的设置。

（５）其他设置

除了上述步骤外，建立运动副还包括设置运动副的驱动力、设定运动副显示比例、确定运动副名称等。

运动副的驱动力是给运动副设景的初始的外在驱动，是该连杆运动的原动力，在该选项的下拉菜单中列出了ＵＧ／Ｍｏｔｉｏｎ给用户提供的四种驱动力的类型；设定运动副显示比例用于设置运动副在图形窗口中象征符号显示的大小，设置合适的显示比例可以使用户更好的查看两个零件之间的连接关系；用户可以直接在文本输入框中输入将要创建的运动副的名称，缺省值为ＪＯＯｌ、Ｊ００２……。

设置完这些参数后，就可以将连杆按一定的连接方式与机架或另一连杆连接起来了。

５．５．３．３６ｒｕｅｂＩｅｌ＂数

机构中的运动副约束和自由度的概念即是机构的Ｇｒｕｅｂｌｅｒ数。

一个机构的Ｇｒｕｅｂｌｅｒ数是存在于机构中的总的运动自由度（ＤＯＦ）的近似值。机构中每个连杆拥有６个自由度，每个机构的初始Ｇｒｕｅｂｌｅｒ数（分配运动副之前）是连杆数量的６倍。它是决定机构Ｇｒｕｅｂｌｅｒ数的首要因素。决定机构Ｇｒｕｅｂｌｅｒ数的第二个因素是在机构中分配各种运动副后去掉的自由度数（或加上的约束）。决定机构Ｇｒｕｅｂｌｅｒ数的最后一个因素是矗氲加在机构中的运动驱动。因此，机构Ｇｒｕｅｂｌｅｒ数＝（Ｎｕｌｌｋｓ×６）一（∑Ｊｏｉｎｔ。。ｔｍｉｎｔ。）一匹ＭｏｔｉｏｎＩｎｐｕｔｓ）。当创建好一个运动副时，该值就会显示在图形区下面的提示栏中。在连杆或连杆间每创建一个运动副，该值均会减小，趋向于零。

Ｇｒｕｅｂｌｅｒ数之所以被称为近似值，是因为它没考虑到机构中所有影响约束的因素。ＡＤＡＭＳ解算器会考虑其他因素，包括运动副的连接、运动副的方向，并确定机构的真正自由度。当系统确定的自由度与显示的Ｇｒｕｅｂｌｅｒ数不一致时，以系统确定的自由度为准。

机构的Ｇｒｕｅｂｌｅｒ数大于零就是欠约束（ＵｎｄｅｒＣｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ），表示机构有运动的自由度，从而可以作真正的动力学分析。５６

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