□楊 梅

太重煤機有限公司太原030032

基于UG的液壓式步進翻轉冷床運動仿真分析

□楊 梅

太重煤機有限公司太原030032

通過UGNX8.5對液壓式步進翻轉冷床進行運動仿真分析，在驗證性能的同時，對運動過程中出現(xiàn)的問題提出合理化建議，從而實現(xiàn)翻鋼功能，達到對鋼坯冷卻和矯直的目的。

翻轉冷床是連鑄車間小方坯開坯生產(chǎn)線中用于冷卻來自軋機的鋼坯的重要設備，鋼坯經(jīng)過軋機軋制后由輸出輥道運輸至翻轉冷床進行冷卻和矯直，而后再至火焰切割機切割成所要求尺寸的鑄坯[1-3]。該翻轉冷床使用兩個舉升油缸和兩個橫移油缸，通過液壓式步進驅動完成工作，要求承載能力強，運行軌跡精度高。生產(chǎn)中對翻轉冷床的要求是，既要使鋼坯盡快均勻冷卻，又要保證在冷卻過程中不產(chǎn)生彎曲形變，且通過齒形的相互作用，起到一定的矯直作用[4-7]。因此，驗證冷床的通過性能是設計之前的一項重要工作。

1 建模與裝配

液壓式步進翻轉冷床主要由動齒條、靜齒條、移動架、移動梁、傾斜底座和縱梁等組成，二維裝配圖如圖1所示。

2 運動仿真分析

運動仿真軟件是一種綜合分析機構空間布置合理性的可視化計算機產(chǎn)品，可用于設計時對復雜機械系統(tǒng)的運動性能分析[8-9]。通過UGNX 8.5運動仿真軟件，實現(xiàn)翻鋼功能，觀察機構運動是否連續(xù)，是否存在干涉、方鋼從輥上是否順利進入齒條，每進入一個齒隙是否成功翻轉90°等情況。若無法實現(xiàn)，則需要調整油缸行程和齒形。

翻轉冷床三維裝配圖如圖2所示。將翻轉冷床各零件建模并裝配好后，即可進入運動仿真。由于該設備為對稱機構，模型大，零件數(shù)量多，計算時間長，因此只裝配一半機構進行仿真即可。將驅動移動梁行走的平輪、槽輪，以及和油缸連接的軸與底座等處作為旋轉副；凡兩兩接觸的物體作為3D接觸；移動架、移動梁、舉升油缸、橫移油缸分別作為滑動副[10]。驅動由舉升油缸和橫移油缸兩個滑動副實現(xiàn)，應用運動函數(shù)中的STEP（x,x0,h0,x1,h1）函數(shù)進行編程[11]。最后將方鋼的端面平均分為四種顏色，以便于觀察方鋼在行走過程中是否成功翻轉90°。

圖1 翻轉冷床二維裝配圖

已知舉升油缸的行程為730 mm，橫移油缸的行程為425 mm，設油缸一個行程需要3 s完成，函數(shù)圖如圖3所示。

3 結果

通過對翻轉冷床機構進行建模和裝配，檢查出二維圖紙上的諸多問題并及時修改。通過方鋼在翻轉冷床上的行走過程可以看出，平輪和槽輪分別在移動梁和傾斜底座上運動時容易脫軌，十分危險，建議加長移動梁和傾斜底座的軌道長度，以保證運行安全。運動過程連續(xù)、穩(wěn)定，沒有干涉，方鋼也可以順利被動齒條從輥上送至靜齒條上，并成功翻轉90°，起到了冷卻和矯直的作用。方鋼運動過程中某時刻情況如圖4所示。

4 結束語

通過對運動參數(shù)的變化情況進行運動學和動力學分析，以驗證運動機構設計的合理性，指導對零件的結構設計，達到運動機構的最優(yōu)化[12]。通過利用UGNX8.5運動仿真軟件，驗證液壓式步進翻轉冷床的通過性能，由此可以降低人力、物力和時間成本，提高工作效率，并為日后與用戶交流奠定了良好的基礎。

圖2 翻轉冷床三維裝配模型圖

圖3 油缸舉升和平移函數(shù)圖

圖4 方鋼運動過程中某一時刻情況

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By motion simulation analysis of hydraulic stepping flip cooling bed by UGNX 8.5,rationalization proposals on issues that arise during moving process were set forth while verifying the performances.As a result, steel manipulation function can be realized toachieve the purpose of cooling and straightening.

液壓式步進翻轉冷床；運動仿真分析；軟件；應用

Hydraulic Stepping Flip Cooling Bed；Motion Simulation Analysis；Software；Application

TH122;TH137.3

A

1672-0555（2016）03-059-03

2016年5月

楊梅（1985—），女，本科，工程師，主要從事計算機輔助工程分析工作