UG模具开模的运动仿真

摘要：本篇文章应用UG软件里机构运动分析模块MOTION进行开模的运动仿真。通过开模的运动仿真，可以分析零件的运动轨迹，分析机构中部件的运动关系。根据运动仿真的分析结果可以指导修改零件设计，分析每个部件的运动顺序，确定好模具的开模顺序。通过开模的运动仿真，以达到最佳的设计效果。

关键词：UG；MOTION；运动仿真

Abstract: this article in using UG software mechanism MOTION analysis module on the MOTION cavity movement simulation. Through the open mold movement simulation, you can analyze the trajectories of parts, this paper analyzes the relationship between sports organizations in parts. According to the analysis of the motion simulation results can guide the modified parts design, analysis the movement of each component order, sure good mould cavity order. Through the open mold movement simulation, so as to achieve the best of design effect.

Keywords: UG; MOTION; Movement simulation

中图分类号：TP311.5文献标识码：A 文章编号：

0引言

随着电脑技术的普及，电脑技术在各个行业都占有举足轻重的作用。电脑技术在机械行业也占居重要的地位，在机械行业上的应用有：CAD/CAM/CAE的应用，数控机床、加工中心、集成制造系统等。其中CAD/CAM/CAE的应用尤为突出，CAD/CAM技术的深入应用，二维设计逐渐显现出越来越多的劣势，三维设计也就自然而然的成为国内汽车模具设计人员必须掌握的设计手段。对模具开模动作的运动仿真的需要也越来越多。在众多CAD软件中，UG软件以它强大的功能及自身的优势，占得了一席之地。

UG是Unigraphics的缩写，这是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构，也可以完成不同机构的运动仿真、各种产品的有限元分析等等功能，它的出现在给机械行业带来了跳跃式的发展。UG软件可用自带的机构运动分析模块MOTION提供机构仿真分析和文档生成功能，可在UG环境定义机构，包括铰链、连杆、弹簧、阻尼、初始运动条件、添加阻力等，然后直接在UG中进行分析，仿真机构运动。我们以一套模具为例来介绍UG开模仿真的应用，通过开模的运动仿真。可以分析零件的运动轨迹，分析机构中部件的运动关系。运动仿真的分析结果可以指导 修改零件设计（加长或缩短机构力臂长度、修改凸轮型线、调整齿轮 参数等），分析每个部件的运动顺序，确定好模具的开模顺序。通过开模的运动仿真，以达到最佳的设计效果。设计的更改可以反映 在装配主模型的复制品分析方案中，再重新分析，确定优化的设计方 案后，就可以直接反映到装配主模型中。

1UG开模仿真的步骤

1.1模型的准备

准备好一个装配好的模具（图1），本例是一套塑料模具。

图1 塑料模具

用UG打开准备好的模具（这套模具是已经装配好的，其中可以包含装配文件），进入UG的画面后，切换到运动仿真的模块（图2）:开始——运动仿真——进入仿真界面；进入仿真模块后，新建仿真（图3）；选择分析环境（图4）。

图2 进入模块图3 运动仿真的流程图 图4运动仿真的流程图

1.2运动分析

分析各杆件之间的运动关系，分析可以用于模具装配，检查模具设计准确与否，模拟开模合模。模具的开模运动比较简单，都是一些线性的运动，但是模具的总体尺寸比较大，并且模具的运动部件比较多，这样给开模仿真带来了一些困难（图5）。

图5 模具的运动部件

分析运动关系：开模时：部件1向上运动的同时部件2向右运动，随后部件3向左运动，部件4在弹簧驱动力的作用下向两侧弹开，最后是推出机构向上运动，把塑件全部推出，完成了模具的开模动作。

1.3 定义刚性的连杆（创建连杆）

定义连杆：在定义连杆的时候，所定义的连杆不能重复使用，如果连杆不需要运动就选择【固定连杆】的选项，整个运动机构模型必须有一个固定连杆和固定运动副。这套模具的开模仿真共定义八个连杆，（如图6）所示，连杆1是定模部分和定位环和主流道，定模上的导柱和斜导柱等。连杆2是动模部分和动模上的导柱。连杆3是图上蓝色那个部件。连杆4和5是弹簧驱动的那个滑块，其中连杆5是和连杆4对称的那个，图上无法显示。连杆6是两个滑块。连杆7是斜杆。还有一个固定杆8（就是不需要动的部件全部设置成固定杆），选择固定连杆的时候（图7）的固定连杆要打上勾。

图6 运动机构模型图 7 连杆

1.4添加运动副和运动驱动（难点）

部件被赋予了连杆特性后，需要用运动副相连接，组成运动机构。添加运动副是运动仿真的难点。首先要确定你所添加的运动副是哪种类型的运动副，要确定运动副属于哪种类型，就必须分析连杆做什么运动。开模的仿真运动基本上都是做移动运动，所以除连杆7外，其他连杆的运动副基本上都是滑动副。在选择运动副定义时，要注意连杆的运动方向，一般情况下选择Z轴的正方向为模具的开模方向。再添加驱动力时（也就是下图中的驾驶员选项），需要确定开模合模的时间，开模的距离等参数。

1.4.1添加运动副

（1）添加运动副——滑动副——选择连杆1——指定方位为Z轴正方向（图8），选择运动副里的驾驶员选项，参数设置（图9）连杆1的运动时间为6s，运动的距离为400mm.

图8添加运动副流程图图9连杆参数设置

（2）添加运动副——滑动副——选择连杆2——指定方位为Z轴正方向. 选择运动副里的驾驶员选项参数设置（图10），连杆2的运动时间是从8s—12s，运动的距离为120mm.

图10 参数

（3）添加运动副——滑动副——选择连杆3——指定方位为X轴正方向. 选择运动副里的驾驶员选项参数设置，连杆3的运动时间是从6s—8s，运动的距离为12mm.

（4）添加运动副——滑动副——选择连杆4——指定方位为Y轴正方向. 选择运动副里的驾驶员选项参数设置，连杆4的运动时间是从6s—8s，运动的距离为5mm.

（5）添加运动副——滑动副——选择连杆5——指定方位为X轴负方向. 选择运动副里的驾驶员选项参数设置，连杆5的运动时间是从6s—8s，运动的距离为5mm.

（6）添加运动副——滑动副——选择连杆6——指定方位为X轴负方向. 选择运动副里的驾驶员选项参数设置，连杆5的运动时间是从0s—5s，运动的距离为5mm.

添加运动副——平面副——选择连杆7

1.4.23D接触的添加

完成连杆的运动副的添加后，要给连杆3,4,5,6,7添加3D接触，参数默认（图11），添加3D接触是为了避免两个杆件之间发生碰撞，在一个物体不与另一物体发生碰撞时使用3D接触。

图11 3D接触参数

1.4.3添加弹簧驱动

给连杆3添加弹簧驱动，参数（图12）。给连杆4、5添加弹簧驱动,弹簧长度为40，要测量添加弹簧处的距离，给定的距离要比原来的距离长最少12mm，其他设置如上。

图12 弹簧驱动参数

3解算及后处理

开模仿真定义完成后，要定义运动分析的解算方案，通过解算器完成每个时间点的位置的状态才能输出动画分析。仿真运动机构有3种解算方案：常规驱动，关节驱动和电子表格驱动。开模仿真采用的是常规驱动。步骤：单击“解算方案”（图13）。因本模具较大，并且添加了3D接触，所以解算和后处理需要的时间会比较长。

图13 总的开模时间

4机构检查

进行运动仿真的目的，不仅是让运动机构运动起来，还要保证运动机构的合理性，比如是否有干涉、运动副度够不够等，如果不满足条件必须对模型进行修改，因此机构的运动检查是必须的。机构检查包括三大检查：干涉检查、测量检查和机构跟踪检查。通过这三大检查后可进行修改不合格的设计。

5总结

通过对模具的开模运动仿真，可以很直观的看出模具的开模动作。通过仿真，设计师可以完善设计，防止出现错误，是设计师用来检验自己的设计是否正确的，当出现设计错误或者有干涉是仿真会有错误出现，另外运动方针也可以用来模拟运动，以及进行相关的力学性能分析等等，总之运动仿真做好了能相当程度的减少产品试加工时的成本投入，用处相当的大。

参考文献：

1.UG开模实例教程专业文献/行业资料

2.吕洋波胡仁喜吕小波等动力学与有限元分析从入门到精通

机械工业出版社 2010.2

3.孙师师清华工作室

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。