顧廣凱

摘 要：雙盤拉絲機是一種用于金屬制品拉絲工作的設(shè)備。目前，雙盤拉絲機主要應(yīng)用于鋁絲、銅絲及鋼絲的拉拔中，這種拉絲機有著高效、高速等顯著的優(yōu)勢。這種雙盤拉絲機在歐美等一些較為發(fā)達的國家已經(jīng)得到了具體應(yīng)用。本文在UG仿真環(huán)境下對雙盤拉絲機運動軌跡進行動力學(xué)仿真和合理化設(shè)計，通過運動函數(shù)形式給出運動副的運動參數(shù)，反復(fù)修改模擬仿真參數(shù)，使得拉絲機準(zhǔn)確地完成上盤-排線拉絲-托舉-下盤的工作過程。

關(guān)鍵詞：雙盤拉絲機;自動換盤裝置;動力學(xué)仿真

1 仿真方案的建立

筆者利用UG進行動力學(xué)仿真分析，根據(jù)設(shè)計模型特點，該機構(gòu)運動分析需要設(shè)置9個運動體，命名為B001～B009。在進行動力學(xué)分析過程中，通常需要考慮運動體的質(zhì)量屬性。因此，在創(chuàng)建運動體時，要視情況來定義運動體質(zhì)量屬性。此處選擇系統(tǒng)默認指派的材料、慣性、質(zhì)量等屬性來定義運動體。

1.1 運動副定義

運動副又分為固定運動副（限制機構(gòu)運動）和無固定運動副（允許運動的機構(gòu)）。通過機構(gòu)工作原理添加定義運動副，運動副定義如表1所示。

1.2 運動驅(qū)動添加

1.2.1 運動驅(qū)動的選擇

運動驅(qū)動指添加在運動副上控制機構(gòu)運動的運動參數(shù)，根據(jù)雙盤拉絲機在實際工作時的運動規(guī)律、時間差及完成動作的順序。選擇運動函數(shù)中的STEP函數(shù)作為本文仿真中運動副的運動驅(qū)動。STEP（x、x0、h0、x1、h1）是階梯（STEPFunction）函數(shù)，其定義如下：

h0，x≤x0;x0

式中：x—時間自變量，s;x0—函數(shù)初始時刻x的值，s;h0—初始位移，mm;x1—位函數(shù)終止后x的值，s;h1—函數(shù)終止位移，mm。

1.2.2 運動函數(shù)STEP驅(qū)動的設(shè)置

為了保證拉絲機更準(zhǔn)確的實現(xiàn)上盤-排線拉絲-托舉-下盤的工作過程，筆者應(yīng)用STEP運動函數(shù)的函數(shù)類型做出運動副的函數(shù)驅(qū)動形式，經(jīng)反復(fù)實驗修改后，做出各運動副的運動仿真數(shù)據(jù)。

運動服驅(qū)動階梯函數(shù)如表2所示。

鑒于雙盤拉絲機的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，考慮到仿真的簡便，筆者在UG仿真過程中作如下假設(shè)：（1）個別運動副內(nèi)的摩擦力忽略不計;（2）各運動副之間均為剛性連接，內(nèi)部間隙不計。

2 仿真及結(jié)果分析

2.1 解算方案建立

在創(chuàng)建完運動體、定義完正確的運動副之后，筆者在指定的首先開始運動的運動副上施加運動驅(qū)動，然后單擊“解算方案”，解算類型設(shè)置為“常規(guī)驅(qū)動”，分析類型為“運動學(xué)/動力學(xué)”;仿真時間為30 s，步數(shù)為1 500（為了使仿真分析更合理，通常把仿真時間和步數(shù)與運動件走過的位移設(shè)置為具有一定的比例關(guān)系），重力方向豎直向下，點擊“確定”開始求解;通過動力學(xué)仿真分析，可以分析機構(gòu)的位移、速度、加速度等運動特征。

在進行仿真時，雙盤拉絲機各運動件在STEP運動階梯函數(shù)控制下完成換盤動作。

2.2 位移、速度、加速度仿真結(jié)果分析

在UG完成解算后，查看運動仿真動畫效果。結(jié)果表明，整個機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)順利運轉(zhuǎn);通過運動導(dǎo)航器窗口分別選擇運動對象J001、J003、J018為主要分析對象，然后選擇在Excel電子表格顯示結(jié)果，這樣就可以得到雙盤拉絲機的位移（displacement）、速度（velocity）、加速度（acceleration）與時間的對應(yīng)關(guān)系曲線圖。

3 結(jié)語

仿真結(jié)果表明，自動換盤裝置設(shè)計方案基本合理，符合實際工作要求。該結(jié)果可對進一步提升拉絲速度、換盤時間及優(yōu)化雙盤拉絲機結(jié)構(gòu)提供依據(jù)。

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