郝慧慧，馬 濤，班永華，趙 富，賈樂(lè)躍

(特種車輛及其傳動(dòng)系統(tǒng)智能制造國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古 包頭 014032)

翻轉(zhuǎn)起模機(jī)是一種適用于樹(shù)脂砂或其他硬砂造型線中的關(guān)鍵設(shè)備之一，其作用是把模樣與砂型分離[1]，完成鑄型的翻轉(zhuǎn)與起模。其工作原理科學(xué)，整機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，起模周期連續(xù)可調(diào)，便于整條鑄造生產(chǎn)線的同步調(diào)整，廣泛用于鑄造行業(yè)。

翻轉(zhuǎn)起模機(jī)是某工廠鑄造生產(chǎn)線主要鑄造設(shè)備之一，而生產(chǎn)線仿真軟件Flexsim中，沒(méi)有直接實(shí)現(xiàn)鑄造設(shè)備動(dòng)作方式的方法，需要通過(guò)建模人員借助軟件中的實(shí)體和代碼編寫來(lái)實(shí)現(xiàn)仿真。Flexsim軟件是離散事件系統(tǒng)仿真軟件[2-3]，就系統(tǒng)中的典型問(wèn)題進(jìn)行分析、建模、仿真和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)資源配置的最優(yōu)化。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)翻轉(zhuǎn)起模機(jī)的控制系統(tǒng)等開(kāi)展了大量的研究工作，但沒(méi)有針對(duì)翻轉(zhuǎn)起模機(jī)在仿真建模的實(shí)現(xiàn)方法方面的研究。本文重點(diǎn)應(yīng)用Flexsim軟件對(duì)翻轉(zhuǎn)起模機(jī)仿真建模的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行研究，為鑄造生產(chǎn)系統(tǒng)的仿真工作提供參考依據(jù)。

1 Flexsim軟件介紹

Flexsim系統(tǒng)仿真軟件是美國(guó)Flexsim Software Products公司基于OpenGL技術(shù)開(kāi)發(fā)的一款通用離散事件系統(tǒng)仿真軟件，它集計(jì)算機(jī)三維圖像處理技術(shù)、仿真技術(shù)、人工智能技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)于一體[4-6]，能為用戶提供原始數(shù)據(jù)擬合、輸入建模、圖形化模型構(gòu)建、虛擬現(xiàn)實(shí)顯示、仿真結(jié)果優(yōu)化和三維動(dòng)畫影像文件生成等功能，并提供了與其他工具軟件的接口[7-8]。應(yīng)用Flexsim系統(tǒng)仿真軟件，用戶能根據(jù)需求用C++/FlexScript語(yǔ)言創(chuàng)建和修改對(duì)象，實(shí)現(xiàn)各類設(shè)備或系統(tǒng)的仿真分析。本文所使用的計(jì)算機(jī)硬件設(shè)施為惠普Z(yǔ)800工作站，能滿足Flexsim軟件的運(yùn)行要求。

2 翻轉(zhuǎn)起模機(jī)的動(dòng)作分析

該鑄造生產(chǎn)線翻轉(zhuǎn)起模機(jī)主要由機(jī)座、上輥道、下輥道、框架、液壓系統(tǒng)和電控柜等組成。其動(dòng)作流程是：底板⑴進(jìn)入→翻轉(zhuǎn)起模機(jī)反轉(zhuǎn)180°，砂型+模底板①進(jìn)入→夾緊模底板①，上下輥道夾緊→翻轉(zhuǎn)起模機(jī)正轉(zhuǎn)180°→起模，上下輥道松開(kāi)回位→砂型+底板⑴送出，底板⑵進(jìn)入→翻轉(zhuǎn)起模機(jī)反轉(zhuǎn)180°，模底板①送出→砂型+模底板②進(jìn)入。動(dòng)作流程示意圖如圖1所示，動(dòng)作時(shí)序圖如圖2所示。

圖1翻轉(zhuǎn)起模機(jī)動(dòng)作流程示意圖

從仿真角度出發(fā)，翻轉(zhuǎn)起模機(jī)的動(dòng)作實(shí)質(zhì)是將砂型的托盤由模底板變?yōu)榈装澹装逋兄靶瓦M(jìn)入修型扎氣眼、烘干等工序，替換下的模底板返回至清理工位。

3 仿真模型的建立

3.1 模型的實(shí)體設(shè)置

根據(jù)鑄造生產(chǎn)線流程，在Flexsim界面窗口中添加對(duì)應(yīng)實(shí)體，并將實(shí)體進(jìn)行A或S連接，使實(shí)體構(gòu)成實(shí)際的生產(chǎn)線布局。其中，由處理器代表翻轉(zhuǎn)起模機(jī)，傳送帶代表輥道輸送機(jī)，任務(wù)執(zhí)行器代表輥

道轉(zhuǎn)運(yùn)車。利用處理器General選項(xiàng)卡中的Visuals/Animations功能創(chuàng)建翻轉(zhuǎn)起模機(jī)的其他運(yùn)動(dòng)部件，其中，處理器相當(dāng)于翻轉(zhuǎn)起模機(jī)的基座，在基座下添加翻轉(zhuǎn)起模機(jī)框架“fzjg”，框架子節(jié)點(diǎn)下添加下輥道“xiagundao”和上輥道“shgundao”，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)起模機(jī)整體模型的建立，創(chuàng)建的仿真模型如圖3所示。依照動(dòng)作時(shí)序圖借助軟件動(dòng)畫編輯器為翻轉(zhuǎn)起模機(jī)添加動(dòng)畫，分別為“rotate-180”“rotate180”“travel”(見(jiàn)圖4)，3個(gè)動(dòng)畫分別代表翻轉(zhuǎn)起模機(jī)反轉(zhuǎn)180°、正轉(zhuǎn)180°及上下輥道移動(dòng)。

圖3 翻轉(zhuǎn)起模機(jī)仿真模型

圖4 翻轉(zhuǎn)起模機(jī)Animation and Components界面

3.2 模型的參數(shù)及代碼設(shè)置

根據(jù)鑄造生產(chǎn)線中各環(huán)節(jié)生產(chǎn)數(shù)據(jù)設(shè)置實(shí)體參數(shù)，其中設(shè)置處理器(起模機(jī))容量為3，同一時(shí)間處理器中最多能有3個(gè)item，包括砂型、模底板和底板。根據(jù)不同的itemtype設(shè)置加工時(shí)間和輸出端口號(hào)，如果是砂型+底板，則輸出到后續(xù)的修型扎氣眼工位；如果是模底板，則輸出至模底板清理工位。

在處理器(起模機(jī))OnEntry觸發(fā)器中編輯如下代碼：

treenode xiagundao = node("……,model); //引用下輥道

treenode shgundao = node("……",model); //引用上輥道

if(getitemtype(item)==2) //判斷item是否是底板

{ moveobject(item,xiagundao); //將砂型移動(dòng)至下輥道

……

startanimation(current,"rotate-180");

senddelayedmessage(current,23,current,1,0,0); }

if(getitemtype(item)==1) //判斷item是否是砂型+模底板

{ settablenum("modelcnt",1,1,1); //表示起模機(jī)處于工作狀態(tài)(此時(shí)模底板上料工位不能再輸入新的模底板)

moveobject(item,shgundao); //將砂型移動(dòng)至上輥道

……

senddelayedmessage(current,0,current,2,1,0); }

在處理器(起模機(jī))OnMessage觸發(fā)器中編輯如下代碼：

treenode tuoban = node("……",model); //引用下輥道上的底板

treenode shaxing = node("……",model); //引用砂型

if(msgparam(1)==1)

stopanimation(current,"rotate-180");

if(msgparam(1)==2)

{

if(msgparam(2)==1)

{ startanimation(current,"rotate180");

senddelayedmessage(current,71,current,2,0,0); }

else

{ stopanimation(current,"rotate180");

moveobject(shaxing,tuoban); //將砂型移動(dòng)至底板上

……

startanimation(current,"travel");

senddelayedmessage(current,20,current,3,0,0); }

}

if(msgparam(1)==3)

stopanimation(current,"travel");

將處理器(起模機(jī))前端的傳送帶(輥道5)的拉入策略設(shè)置為循環(huán)模式，先拉入底板，然后拉入砂型+模底板，并依次循環(huán)，其他仿真邏輯可在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間點(diǎn)、合適的位置通過(guò)開(kāi)閉端口命令實(shí)現(xiàn)。

3.3 模型的運(yùn)行

通過(guò)運(yùn)行模型發(fā)現(xiàn)，采用上述方法可以達(dá)到預(yù)期仿真效果(見(jiàn)圖5～圖7)，可在滿足實(shí)際鑄造生產(chǎn)線仿真要求的情況下，使仿真效果更逼真。

圖5 砂型+模底板進(jìn)入

圖6 砂型+底板送出

圖7 模底板送出，新底板送入

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)某鑄造生產(chǎn)線仿真項(xiàng)目中的翻轉(zhuǎn)起模機(jī)設(shè)備進(jìn)行研究，探討了翻轉(zhuǎn)起模機(jī)仿真實(shí)現(xiàn)方法，運(yùn)用實(shí)體動(dòng)畫編輯器和邏輯代碼二次開(kāi)發(fā)了翻轉(zhuǎn)起模機(jī)，實(shí)現(xiàn)了翻轉(zhuǎn)起模機(jī)的仿真，仿真效果逼真，為保證整個(gè)生產(chǎn)線仿真項(xiàng)目的準(zhǔn)確度起到關(guān)鍵作用，同時(shí)可為其他仿真工作者提供參考。