模切機結(jié)構(gòu)的仿真設(shè)計案例1.1SolidWorks軟件介紹設(shè)計樹下拉菜單欄工具欄按鈕區(qū)視圖工具設(shè)計樹下拉菜單欄工具欄按鈕區(qū)視圖工具圖1.1達索SW2020工作界面1.2模切機實體建模繪制本次設(shè)計的新型平壓平模切機三維模型，利用達索SW的零件繪制功能。點擊新建文件并選擇“零件”，等待一會后將進入零件設(shè)計界面，選擇基于作圖的草圖基準面，如：前視基準面、右視基準面、上視基準面。進入該草圖基準面后，根據(jù)設(shè)計要求和實現(xiàn)的功能進行對應(yīng)的草圖繪制，最后通過一系列的特征拉伸、切除、旋轉(zhuǎn)等命令繪制得到一個部件的模型圖。達索SW建模與UG、Pro/E等機械設(shè)計軟件十分類似，但是在界面和功能上比其他軟件更加友好。1.2.1零件和部件建模圖1.2是由達索SW建模而成的主軸。由下圖可以看出，模切機主軸部分主要有連桿軸頸、曲軸軸頸和曲柄三部分組成，連桿軸頸以及曲軸軸頸為關(guān)鍵部件，其相互間距離對輸出扭矩影響最大。當飛輪帶動主軸旋轉(zhuǎn)時，連桿軸頸以及曲軸軸頸構(gòu)成增扭矩機構(gòu)，能幫助和提供動平臺升降時的壓緊力。主軸制造加工時，所用材料為球墨鑄鐵，該種材料主要用于汽車主軸類，是一種應(yīng)用廣泛的高強度鑄鐵，能夠應(yīng)對復(fù)雜的受力環(huán)境，是材料強度、材料韌性、材料耐磨性能都較高的制造加工金屬[22]。曲軸軸頸曲柄曲軸軸頸曲柄連桿軸頸圖1.2主軸零件圖圖1.3是由軸承、軸瓦、連桿主體和連桿套頭組成的連桿構(gòu)件，作為曲柄滑塊機構(gòu)中連接曲軸連桿軸頸和水平滑塊的傳動裝置，能夠?qū)⒅鬏S轉(zhuǎn)動量轉(zhuǎn)化為滑塊的線性位移量。本次設(shè)計采用汽車發(fā)動機氣缸連桿類似的結(jié)構(gòu)，故上下皆有一個連桿套頭進行裝配。兩邊分別以軸承連接和軸瓦連接，軸瓦的連接部分是與曲軸的連桿軸頸相互連接，該連接通過加注潤滑油來使連桿與曲軸不直接接觸，減少了兩個部位的摩擦力。該種設(shè)計能夠使連桿部分分散主軸傳動過來的載荷分布，當外部載荷所需的慣性力大于連桿與主軸接觸間的極限摩擦力時，連桿與主軸表明不會產(chǎn)生顯著的相對滑動，但預(yù)留了微小的滑動位移量，能夠在過載時避免機器過載而損壞機器。軸承連接軸瓦連接軸承連接軸瓦連接圖1.3連桿裝置圖1.4為雙導(dǎo)軌機構(gòu)裝置，雙導(dǎo)軌機構(gòu)中分別有水平導(dǎo)軌以及垂直導(dǎo)軌，水平滑塊連同垂直滑塊是由一個普通連桿在其中進行連接，在導(dǎo)軌處需要加注潤滑油使之平動時摩擦力變小，機構(gòu)中的垂直導(dǎo)軌通過螺絲與動平臺連接固定，使動平臺達到升降的效果。該雙導(dǎo)軌機構(gòu)裝置能夠使動平臺在升降過程中保持水平，使在模切工作時平壓的受力均勻。水平導(dǎo)軌垂直導(dǎo)軌水平導(dǎo)軌垂直導(dǎo)軌圖1.4雙導(dǎo)軌機構(gòu)底座和主軸通過主軸軸承與軸承座進行連接，兩側(cè)軸承座在裝配時有兩邊開始，最終將主軸定位與機器中間位置。主軸軸端部分設(shè)計了軸肩和鍵槽，軸肩為定位主軸和軸承座的距離，能夠減少軸承座的接觸應(yīng)力，軸端部分設(shè)計了鍵槽，通過與飛輪的裝配使之能夠與電動機連接，飛輪將扭矩和轉(zhuǎn)動速度轉(zhuǎn)遞給動平臺。由于機器在運轉(zhuǎn)時，存在持續(xù)轉(zhuǎn)動的速度波動問題，這種速度波動在一般情況下具有隨機性、不規(guī)則性，并且沒有一定的周期，因此被稱為非周期速度波動。在機器運行時，這種速度波動是可以利用飛輪來進行調(diào)節(jié)。為了實現(xiàn)主軸的穩(wěn)定轉(zhuǎn)動，我們決定平衡輸入功和輸出功。軸承配合飛輪配合軸承配合飛輪配合圖1.5軸承座支撐構(gòu)件動平臺和靜平臺二為模切構(gòu)件的關(guān)鍵零件，幫助動力裝置雙導(dǎo)軌機構(gòu)傳力到動平臺中。而連接板二一段固定在機架，另一端連接液壓缸和連接板二，從而當連桿機構(gòu)獲得力時，連接板一和連接板二構(gòu)成增力機構(gòu)，減少系統(tǒng)壓力。靜平臺動平臺靜平臺動平臺圖1.6動平臺與靜平臺1.2.2模切機裝置總圖這是本次設(shè)計的平壓平模切機裝置的裝配圖。有電機作為原動機裝置，曲柄滑塊機構(gòu)在該裝置中主要作用是傳動功能，兩個連桿裝置是作為傳力構(gòu)件，主軸（曲軸）作為動力裝置。由圖中可以看出主軸獲得電機施加的扭矩，通過軸徑推動連桿，形成推力機構(gòu)，提高力矩。平臺傳動部位平臺傳動部位圖1.7平壓平模切機裝配體示意圖靜平臺靜平臺動平臺軸承座飛輪電機導(dǎo)軌圖1.8平壓平模切機裝配體軸測示意圖1.3運動仿真分析本次采用的分析軟件是達索SolidWorks的Motion。達索SolidWorksMotion是一種基于物理場的運動設(shè)計分析插件。首先打開由達索SolidWorks建立模切機裝置的裝配體模型。打開裝配體，然后選擇插件，點擊Motion選項打開Motion插件，下拉ChangetotheMotionStudy切換運動算例模式為Motion模式，其工作界面如圖1.9所示。設(shè)計完成后，進行設(shè)定馬達的作用表面，這是為整個裝配體設(shè)置動力來源的一步。圖1.9Motion工作界面如圖1.10所示，選擇主軸圓柱面，該面作用在馬達，并選擇馬達運動的速度，設(shè)定好速度的大小，然后根據(jù)實際運功情況設(shè)置馬達旋轉(zhuǎn)的方向，由此改變速度的大小和方向。之后點擊馬達按鈕隔壁的接觸按鈕，設(shè)定零部件之間的接觸條件。圖1.10馬達的作用面機構(gòu)中所有部件具有重量，在運動過程中受重力影響會使動平臺運動時的受力情況和加速度情況產(chǎn)生變化。為了使模擬仿真運動更加真實，詳細觀測到各部件的運動情況和受力情況，本次模擬運動仿真將在改裝配件下設(shè)置了Y方向的重力（即引力）。如圖1.11所示。圖1.11重力設(shè)置1.4運動仿真結(jié)果通過達索SolidWorks軟件的Motion運動仿真分析獲得以下的仿真結(jié)果。結(jié)果分別為動平臺的加速度，速度和Y方向線位移的結(jié)果圖解。如圖1.12所示，能夠得出本次設(shè)計平壓平模切機的動平臺速度在以兩個不同頻率的正弦波擬合而成，速度變化平穩(wěn)，且呈現(xiàn)周期性變化，最大值為±11mm/s。圖1.12速度變化圖由圖1.13中，可以得到動平臺在升降過程中升程為19mm，線位移變化符合正弦函數(shù)變化，在升降交換過程中速度最快。圖1.13線位移變化圖由圖1.14中可知，在動平臺加速度最大值的時候，同時也是動平臺受到反作用力最大值的時候，此時的數(shù)據(jù)可以得到有限元分析的最大載荷值。圖1.14