轮胎活络模具的运动仿真.doc

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1、轮胎活络模具的运动仿真作者：广东巨轮模具股份有限公司孟超    轮胎活络模具（以下简称“活络模具”）技术含量高，结构复杂，零部件较多，体积大、重量重，而且精度要求高，再加上因轮胎硫化工艺及过程复杂而难以在模具厂实施试模等因素制约，很容易出现设计缺陷不能被及时发现的情况，造成模具结构运动时发生干涉，严重时会使模具报废，因此，非常有必要对活络模具进行三维运动仿真。三维运动仿真技术具有经济、安全、实验周期短等特点，通过活络模具机构的三维运动仿真模拟其开模及合模运动过程，可以实时地检查出零部件之间的干涉，从而可以直观地看到整个活络模具的运动过程，同时也可以

2、分析其运动的极限位置、空间运动位置、运动参数以及轨迹包络等内容。这样，设计人员在轮胎厂试模之前就可以提前对可能出现的问题做出精确的预测，改进和优化设计，为活络模具的合理设计提供科学依据。活络模具的运动特点与大多数其他类型的模具一样，活络模具一般也由动模和定模两部分组成，在轮胎模具行业，我们称之为“上模”和“下模”，具体结构见图1。上模包括上盖、中模套、滑块、上侧板、花纹块及导向机构等，安装在硫化机的移动模板上，在轮胎硫化成型过程中，它随硫化机上的合模系统运动。下模包括底座、下侧板等，安装在硫化机的固定模板上。硫化成型时，上模和下模闭合，胶囊充气张开

3、构成封闭的型腔，事先缠绕成型的胎坯套在胶囊外面，在胶囊的张力作用下贴合在型腔内壁，高温保压进行硫化。硫化成型后开模，上模与下模分离，然后由硫化机的机械手取出轮胎制品。图1活络模具的结构在轮胎生产过程中，活络模具的运动形式相对简单，其开模及合模均沿同一方向作直线运动，活络机构沿径向作直线运动。合模时，在硫化机的动力作用下，合模力通过中模套的斜面施压于滑块的斜面，形成滑块移动的动力，在中模套的导向斜面及装在滑块上导向条的导向下，滑块进行径向滑动，从而带动装在滑块上的花纹块合拢，完全合拢后，中模套内圆锥面与滑块的外圆锥面达到轻微的线性接触状态，既不会有过

4、量的导向度，还可以保证一定的热传递效果。开模时，在硫化机的带动下，中模套与上盖向上运动，由于滑块与花纹块有自重，在中模套斜平面及导向条的导向下开始下滑，同时向外张开直至最终脱胎。通过上面的分析可以看出，活络模具在运动的过程中，一部分零部件固定不动，另一部分零件随着硫化机的上模板移动一段距离X，而滑块及花纹块在移动的同时，在导向机构的作用下，则沿径向移动一段距离Y，X、Y统称为“活络模具的开模行程”，其余的零部件移动的距离小于开模行程。三维运动仿真1.运动仿真原理运动仿真的内容主要包括：静力学（Static）分析、运动学（Kinematic）分析和动

5、力学（Dynamic）分析。当系统或机构受到静载荷时，确定在运动副制约下的系统平衡位置以及运动副静反力的问题，属静力学内容；在不考虑系统运动起因的情况下研究各部件的位置与姿态及其变化速度与加速度的关系，属运动学内容；而讨论载荷与系统的关系则属动力学内容。笔者采用UGNX3.0作为仿真平台，通过Modeling功能设计并建立活络模具的三维实体模型，然后利用Motion（运动仿真）功能建立运动仿真模型。UG/Motion模块集成了MechanicalDynamics公司（MDI）的ADAMS/Kinematics解算器，这个嵌入式软件代码是求解运动分析

6、方案所用的处理器，可实现对任何二维、三维机构或系统进行复杂的静力学分析、运动学分析、动力学分析及设计仿真。我们的仿真运算过程如下：（1）前处理器：创建运动分析方案是分析过程的前处理（Pre-Processing）阶段，利用这些分析方案得到的信息生成内部的ADAMS输入数据文件，再传送到ADAMS解算器；（2）求解过程（Processing）：ADMAMS解算器处理输入数据，确定递交分析方案的解，并生成内部的ADAMS输出数据文件，再传送到运动分析模块中；（3）后处理（Post-Processing）：Motion模块解释ADAMS的输出数据文件，并

7、转换成动画、图表及报表文件。2.运动仿真过程我们基于UGNX3.0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UGNX3.0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活络模具主要零部件的三维造型运动仿真实现的步骤一般包括如下几步：（1）建立运动场景运动场景（Scenario）是整个运动仿真过程的入口，是运动模型的载体，运动模型的全部数据都存储在运动场景之中。建立运动场景后，可对三维实体模型设置各种运动参数，然后对由这些运动参数所构建的运动模型进行运动仿真。要建立运动场景，先要打开UG/Motion（运动仿

8、真）的主界面。在UG的主界面中选择菜单命令Application→Motion进入运动仿真界面，之后，在右侧导航栏中选择S