基于NX的汽车零件自动冲压线运动仿真系统

摘要

自动冲压线具有生产效率高、安全性高和冲压质量稳定可靠等特点，已经广泛应用于汽车冲压件生产，成为大批量加工的发展趋势。但是，自动冲压线对模具设计要求更加严格，不仅要保证模具结构内部无碰撞干涉，而且自动送料机构和工件在搬送过程中也不允许与模具发生碰撞。传统的设计方法难以满足自动冲压线对模具设计的高要求，造成模具设计、交付周期延长，严重时甚至会导致模具报废，造成重大损失。因此，在模具设计阶段进行自动冲压线虚拟装配、运动仿真和干涉检查，对提高自动冲压线模具设计质量和缩短开发周期，具有重要的意义。
　　论文结合先锋模具股份有限公司、成飞集成科技股份有限公司在自动冲压线模具设计、制造和调试中的需求，分析了自动冲压线应用现状，基于NX平台开发了汽车零件自动冲压线运动仿真系统NX-DMW（Die Motion Wizard）。
　　通过研究自动冲压线相关部件的结构特点和运动规律，提出了自动冲压线运动仿真模板化定义方法。根据功能特性和运动规律将自动冲压线划分为上模（包括压机滑块）、下模、压边圈、斜楔、自动送料机构等部件的组合模板，涵盖了自动冲压线中的绝大多数运动机构类型。采用模板化定义方法，模具技术人员可在自身的知识背景和思维方式下快速定义运动部件并创建成连杆、运动副，避免了通用运动仿真软件中定义自动冲压线各部件的复杂操作和繁琐过程。
　　为了准确模拟模具冲压和送料运动过程，论文进一步研究了自动冲压线设备的运动规律，对运动曲线进行离散处理，提取出压机滑块和送料机构在一个冲压周期内的运动数据。以运动曲线离散数据为基础，结合部件的运动规律分析，求解每个部件的运动驱动函数，在时间上精确控制每个部件的独立运动关系，实现了所有部件的整体协调运动，达到了更加接近真实情况的运动仿真效果。
　　NX-DMW系统采用工序化管理思想和统一命名规则对运动部件、运动数据和相关参数进行命名、管理，提高了系统的智能性和可操作性。系统能够在模具设计阶段建立基于运动曲线的运动仿真场景，比较真实地模拟自动冲压线模具和送料机构的运动过程并进行干涉检查，能够有效的指导模具优化设计，缩短模具交付周期。
　　论文最后分别以三维夹钳和二维真空吸盘两种送料方式的自动冲压线及其模具为例，利用NX-DMW系统实现运动仿真并对关键部位进行干涉检查，验证了系统的有效性。

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1 绪论

1.1课题来源

1.2研究背景与意义

1.3本领域研究现状

1.4本文研究内容

2 自动冲压线运动仿真技术基础

2.1多刚体动力学基本理论

2.2运动干涉检查方法

2.3 NX运动仿真模块

2.4 NX集成开发技术

2.5本章小结

3 自动冲压线运动仿真系统设计

3.1引言

3.2系统功能需求分析

3.3系统框架设计与功能实现

3.4本章小结

4 自动冲压线运动仿真关键技术

4.1引言

4.2模板化机构定义方法

4.3运动曲线驱动仿真

4.4部件运动仿真的实现

4.5本章小结

5 自动冲压线运动仿真实例

5.1引言

5.2三维夹钳送料自动冲压线运动仿真

5.3二维真空吸盘送料自动冲压线运动仿真

5.4本章小结

6 全文总结与展望

6.1全文总结

6.2课题展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表的论文