三维运动仿真干涉软件在模具设计中的应用

杨娜?王仁明?黄秀利

摘 要：本文通过对模具运动结构的分析，介绍了SolidAidMdister（简称SAM）三维运动干涉检查软件对运动模型设置的方法，展示SAM运动干涉检查软件在模具设计阶段的应用。

关键词：冲压模具；运动仿真；干涉

一、引言

近几年模具三维设计技术的应用，使模具三维运动仿真技术带来实施的可能。 三维运动仿真过程模拟，可以实时地检查出零部件之间是否存在干涉，可以直观地看到整个模具的运动过程。为模具的合理设计提供科学依据，提高模具设计的整体质量。

二、设计阶段存在问题

据不完全统计，根据以往模具项目存在问题情况，模具干涉问题要占到总问题的20%以上。为了减少复杂模具设计过程中的错误发生和零部件间的干涉，我们必须借助先进的CAE技术，应用机构运动分析软件，对复杂模具的运动全过程进行仿真分析，并依据仿真结果进行优化。

三、三维运动仿真软件

SolidAidMeister简称SAM，是Nihon Unisys Excelutions，Ltd. 在中国的合作伙伴大连优联科技有限公司推销的一款可视化运动仿真软件，是针对设计的三维构造实体数据进行测量、简易图面制作、动作解析、干涉检查的系统软件。它能够分析产品在运动过程中存在的干涉问题，根据分析结果可以指导修改零件的结构设计。

该软件是针对模具行业开发的软件，专用性很强，它不考虑系统运动起因的情况下研究各部件的位置与姿态的关系，即可在短时间内开展工作。模具冲压过程仿真SAM软件三维运动仿真干涉检查流程如下：

（一）格式转换

首先采用UG NX4.0的Modeling功能模块作为三维实体模型设计平台，完成模具的设计，然后输出VRML文件格式。

（二）利用SAM功能建立运动仿真模型

首先要建立模具的基本运动模型。模具的基本运动模型的设定是建立模具运动分析的先决条件，只有设定了基本运动模型，其运动分析菜单才能全部激活。

1.运动条件设置

下面就以吊楔结构为例，讲解一下运动条件设置：

当模具中有吊楔结构时，我们只要单击运动分析的图标中的按钮。跳出对话框。对话框提示通过设定滑块角度，滑块行程，斜楔压料板行程完成设置。若斜楔工作部分无压料板，可不用设置。

2.运动部件的追加

设定完成之后，运动分析工具栏会生成菜单，各个部件的状态都可通过[ON要素追加]来读取。即按方法，将各应部件分别加入Driver，Slide，Base和Cam pad中。

（三）模具干涉检查

通过输入干涉计算开始角度，结束角度和角度间隔。设定间隙量（表示设定间隙以下的值）来完成。干涉检测计算完成后会显示计算结果的窗口，该窗口精确反映出模具运动过程中各组件在某一点的干涉情况。

（四）模具冲压过程仿真

SAM运动分析模块可以设置运动分析的类型，并通过对运动分析过程的控制，可以直观的以动画的形式输出运动模型不同的运动状况，便于用户比较准确了解所设计的运动机构实现的运动形式。在运动分析中用户可以很精确的得到运动模型在运动的各个场景中的数据，但是同时运动分析模块还给用户提供了一个更为直观的观察运动模型在运动过程中前后变化的工具。单击运动分析的图标中的按钮可以实现该功能。

运动仿真是基于时间的一种运动形式，机构在指定的时间段中运动，并同时指定该时间段中的步数，从而进行运动分析。通过对运动分析过程的控制，可以直观地以动画的形式输出运动模型的不同运动状况，可以比较准确地模拟分析所设计的模具机构的真实运动情况。在干涉检查完后进行运动仿真，干涉部位就会按给定的颜色显示出来。

（五）动画和干涉曲线输出

SAM求解器根据运动模型的各项参数计算出运动模型在各个步骤的数据，不但可以以动画的形式输出运动分析的结果，还可以直接以图表的形式输出各个数据。对端拾器而言可以輸出干涉曲线，干涉曲线输出的格式是DXF文件。

（六）编写干涉分析报告

根据分析结果写出干涉分析报告，提交设计人员更改设计。

四、冲压件搬送仿真

冲压线虚拟仿真的主要目的就是要在实际冲压线装配之前，对装配方案进行可行性分析即对端拾器设计方案进行验证。因此，虚拟装配结果的验证，即冲压线各组成单元之间的运动干涉检查，是虚拟冲压线仿真运行的主体内容。端拾器有两种方式：Feedbar和Crossbar两种传送装置，分别用在两种不同的冲压线压机中。端拾器送件、取件是模具设计必须考虑的重要事项。

在SAM中建立冲压线仿真模型，关键要注意各运动部件运动规律的确定，实现端拾器吸盘机构的送件、取件过程。在设置端拾器的运动之前，必须了解压床的送料行程、夹紧行程、提升行程和滑块行程，根据几个行程完成动作曲线的*.csv 文件。

五、结论

通过三维运动干涉检查，可以及时有效地发现问题所在，并提出相应的解决方案，大大缩短新产品设计周期。

通过对数字化模型的分析可以提早发现模具产品的缺陷并加以修改，能够直观的展现出模具各组件的运动过程，直接验证运动组件的正确性，有效控制干涉的发生。