基于UG的膠印機(jī)滾筒間中心距分析

      發(fā)布時(shí)間:2024-05-04 點(diǎn)擊:131
      摘要:應(yīng)用ug軟件對(duì)膠印機(jī)離合壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行了建模與虛擬裝配。基于ug的運(yùn)動(dòng)學(xué)模塊,講述了創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)仿真的過程。運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)模塊中的測(cè)量功能,給出一種分析滾筒間中心距的方法。
      關(guān)鍵詞:膠印機(jī); 離合壓機(jī)構(gòu);運(yùn)動(dòng)仿真;ug
      引言
      ug是集cad/cae/cam 于一體、面向制造業(yè)的高端軟件,廣泛應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)、工程仿真和數(shù)字制造等領(lǐng)域。其運(yùn)動(dòng)分析模塊(scenario for motion)可用于建立運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)模型,進(jìn)行機(jī)構(gòu)的干涉分析,跟蹤零件的運(yùn)動(dòng)軌跡,分析機(jī)構(gòu)中構(gòu)件的位移、速度、加速度、力及力矩等。離合壓機(jī)構(gòu)是膠印機(jī)上完成圖像轉(zhuǎn)移、實(shí)現(xiàn)印刷工藝過程的關(guān)鍵機(jī)構(gòu),其橡皮滾筒與印版滾筒中心距及橡皮滾筒與壓印滾筒中心距是重要的尺寸參數(shù),準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)和設(shè)定滾筒間中心距才能獲得理想的印刷壓力 ]。通常分析滾筒間中心距的方法有作圖法及計(jì)算機(jī)輔助編程法。由于在該機(jī)構(gòu)中存在諸多調(diào)節(jié)環(huán)節(jié),如支撐座滾輪的調(diào)節(jié)、擺桿機(jī)構(gòu)中撐牙的調(diào)節(jié)以及凸輪和軸承套的不規(guī)則外形,使得用上述方法進(jìn)行分析時(shí),計(jì)算及編程的工作量較大,給該機(jī)構(gòu)的分析帶來諸多不便。應(yīng)用ug軟件分析,若要了解零、部件處于不同位置時(shí)的參數(shù)值,只需改變裝配模型中零、部件的裝配尺寸,便會(huì)自動(dòng)鏈接到運(yùn)動(dòng)分析模型中,運(yùn)行運(yùn)動(dòng)仿真,便可得到需要的結(jié)果。本文以某膠印機(jī)的機(jī)械“三點(diǎn)支撐式”離合壓機(jī)構(gòu)為例,應(yīng)用ug軟件對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模與仿真分析。
      1 “三點(diǎn)支撐”式離合壓機(jī)構(gòu)
      “三點(diǎn)支撐式”離合壓機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖[3 見圖1。其工作原理是通過改變橡皮滾筒12與印版滾筒13及橡皮滾筒與壓印滾筒1o間的中心距,實(shí)現(xiàn)滾筒間的分離與接觸。圖1中印版滾筒軸o 與壓印滾筒軸o。通過滾動(dòng)軸承安裝于墻板孔中,滾筒軸的軸心位置保持不變。橡皮滾筒軸o,安裝于滾動(dòng)軸承中,滾動(dòng)軸承安裝于軸承套15的孔內(nèi),軸承套由兩個(gè)固定支撐座滾輪部件14、16及一個(gè)浮動(dòng)支撐滾輪部件11支撐來確定其中心位置。由于軸承套的外輪廓設(shè)計(jì)成特殊的輪廓曲線,當(dāng)軸承套沿支撐滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),使得橡皮滾筒軸軸心位置發(fā)生變化,起到改變滾筒間中心距的目的。合壓時(shí),合壓凸輪及連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)軸承套作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),使橡皮滾筒依次與印版滾筒和壓印滾筒相接觸。離壓的過程則相反。
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      由上述知,滾筒間中心距的改變主要由軸承套中心位置改變,使得安裝于其孔中的軸承及橡皮滾筒軸軸心位置發(fā)生變化。滾筒間中心距尺寸變化主要由軸承套外輪廓尺寸決定。當(dāng)需對(duì)機(jī)器進(jìn)行調(diào)試或當(dāng)印刷紙張厚度發(fā)生變化時(shí),還可通過轉(zhuǎn)動(dòng)支撐座滾輪上的偏心軸來實(shí)現(xiàn)中心距的微調(diào)。圖2為支撐軸承套的支撐座滾輪部件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖,該部件主要由偏心軸、滾輪座、滾輪及襯套組成。圖2中o1為偏心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)中心,o2為偏心軸與滾輪的配合中心,o3為偏心軸上標(biāo)識(shí)孔位置中心。滾輪座與墻板連接,轉(zhuǎn)動(dòng)偏心軸,滾輪隨著偏心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而改變位置,起到徑向調(diào)節(jié)的作用。設(shè)偏心距o1o2為a,則滾輪的徑向調(diào)節(jié)范圍為0~2a。
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      2 離合壓機(jī)構(gòu)的零件建模與裝配
      運(yùn)行ug軟件,進(jìn)入建模(modeling)模塊,對(duì)零件進(jìn)行實(shí)體建模。該機(jī)構(gòu)中凸輪及軸承套的輪廓尺寸均為離散坐標(biāo)值,可先將零件的坐標(biāo)點(diǎn)生成數(shù)據(jù)文件,應(yīng)用spline/through points/points from file指令,讀人數(shù)據(jù)文件,繪制輪廓線,通過extrude等指令生成離、合壓凸輪及軸承套的零件圖。圖3為離壓凸輪的實(shí)體模型。
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      構(gòu)建好零件實(shí)體模型后, 進(jìn)入裝配模塊(assemblies),對(duì)離合壓機(jī)構(gòu)的各零、部件進(jìn)行虛擬裝配,裝配模型見圖4。因?yàn)橐治鲋巫鶟L輪部件(圖1中14件、16件)中偏心軸位于不同位置時(shí)對(duì)滾筒間中心距的影響,對(duì)支撐座滾輪部件裝配時(shí)設(shè)定角度裝配參數(shù)。如圖2所示,設(shè)定滾輪座側(cè)面為基準(zhǔn)平面a,過偏心軸軸線方向且過圓心o1及圓心o3的面為基準(zhǔn)面b,裝配時(shí)對(duì)面a與面b設(shè)定角度配對(duì)參數(shù)。設(shè)定圖2中偏心方向遠(yuǎn)離a面最大位置處為0°,當(dāng)偏心軸1繞滾輪座2逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)設(shè)定角度為正,則圖示偏心軸上標(biāo)識(shí)孔轉(zhuǎn)至o3'位置時(shí)角度為6o°,當(dāng)偏心位置02位于最下端時(shí),角度值為180°。
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      3 創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)仿真
      對(duì)裝配主模型進(jìn)行簡(jiǎn)化操作后,進(jìn)入運(yùn)動(dòng)仿真模塊(motion simulation)。創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)仿真包括創(chuàng)建連桿、運(yùn)動(dòng)副及定義運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)等部分。
      3.1 創(chuàng)建連桿
      對(duì)線在線上副(curve on curve joint)的相關(guān)零件(包括凸輪、凸輪從動(dòng)件擺動(dòng)滾子、軸承套、左上支撐座滾輪與左下支撐座滾輪)建構(gòu)輔助曲線,保證對(duì)應(yīng)曲線位置在裝配圖中共面,將建構(gòu)的曲線加入各自零件的引用集中(reference sets)。根據(jù)離合壓機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系,參見圖1所示零部件名稱,建立各連桿(link)如下:
      (1)l001:合壓凸輪1及其輪廓建構(gòu)曲線。
      (2)l002:擺桿3、合壓凸輪從動(dòng)件擺動(dòng)滾子建構(gòu)曲線、撐牙4。
      (3)l003:擺臂7與棘爪5。
      (4)l004:拉桿9。
      (5)l005:軸承套15及其建構(gòu)曲線、橡皮滾筒12。
      (6)l006:印版滾筒13、壓印滾筒1o。
      3.2 定義運(yùn)動(dòng)副、3d 接觸(3d contact)與阻尼(damper)
      根據(jù)實(shí)際工作狀況定義運(yùn)動(dòng)副如下:
      (1)j001:l001與地固定, 構(gòu)建旋轉(zhuǎn)副(revolute)。
      (2)j002:l002 與地固定, 構(gòu)建柱面副(cylindrica1)。
      (3)j003:l003 與地固定, 構(gòu)建旋轉(zhuǎn)副(revolute)。
      (4)j004:l003與l004建立萬向節(jié)運(yùn)動(dòng)副(universa1)。
      (5)j005:l004與l005建立旋轉(zhuǎn)副(revolute)。
      (6)j006:l006與地固定,構(gòu)建滑動(dòng)副(slider)。
      (7)j007:合壓凸輪1與從動(dòng)件擺動(dòng)滾子定義線在線上副(curve on curve)。
      (8)j008:軸承套與左上支撐座滾輪定義線在線上副。
      (9)j009:軸承套與左下支撐座滾輪定義線在線上副。
      (10)g001: 撐牙與棘爪建構(gòu)3d 接觸(3dcontact)。
      (11)d001: 擺臂運(yùn)動(dòng)副j003 定義阻尼(damper)。
      3.3 定義運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)
      (1)j00l的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)選擇恒速,速度設(shè)定為1(°)/s。
      (2)j009的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)選擇恒速,運(yùn)動(dòng)參數(shù)皆設(shè)為0,此運(yùn)動(dòng)副主要用來設(shè)定標(biāo)志點(diǎn)(marker)。
      4 滾筒間中心距分析
      在橡皮滾筒、印版滾筒、壓印滾筒中心處建構(gòu)標(biāo)志點(diǎn)a001、a002、a003,進(jìn)人封裝選項(xiàng)(packing option)的測(cè)量功能,選最小距離(minimum distance)類型,設(shè)定測(cè)量me001(橡皮滾筒與印版滾筒中心距)為標(biāo)志點(diǎn)a001與a002,meo02(橡皮滾筒與壓印滾筒中心距)為a001與a003。運(yùn)行運(yùn)動(dòng)仿真,設(shè)定time與steps均為360。仿真完成后點(diǎn)擊列出測(cè)量值(list measurements)。所得數(shù)據(jù)繪制成圖形,見圖5(a)。由圖5(a)可知,當(dāng)合壓凸輪轉(zhuǎn)至237°時(shí),合壓動(dòng)作完成,此時(shí)橡皮滾筒與印版滾筒間中心距rr-p為220.896mm,橡皮滾筒與壓印滾筒間中心距rr-i為220.908mm。上面的測(cè)量值是偏心軸上的偏心位置遠(yuǎn)離相應(yīng)滾筒時(shí)的值,即偏心位置為0°時(shí)的值。改變支撐座部件中偏心軸與滾輪座的裝配角為180°,滾輪位置隨之改變,重新執(zhí)行運(yùn)動(dòng)仿真,相應(yīng)滾筒間的中心距值見圖5(b)。從圖中5(b)可知,當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)至235°時(shí),合壓動(dòng)作完成,橡皮滾筒與印版滾筒中心距為220.872mm, 橡皮滾筒與壓印滾筒中心距為219.126mm。如上所述,只需在裝配主模型中改變相應(yīng)零、部件的裝配參數(shù),便會(huì)自動(dòng)鏈接到運(yùn)動(dòng)主模型中運(yùn)行運(yùn)動(dòng)仿真,從而得到相應(yīng)的值,這是其它幾種分析方法所無法比擬的。
      5 結(jié)論
      應(yīng)用ug軟件對(duì)膠印機(jī)離合壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模,講述了運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真時(shí)連桿與運(yùn)動(dòng)副的創(chuàng)建過程。利用ug 的運(yùn)動(dòng)分析模塊對(duì)離合壓機(jī)構(gòu)的滾筒間中心距進(jìn)行分析,得到了需要的結(jié)果。與其它分析方法相比,具有簡(jiǎn)單、直觀、工作量少、修改方便等特點(diǎn)。為此類機(jī)構(gòu)的分析提供了一種有效的方法。
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