王友斌，王〓慧
（南京工程学院机械工程学院，江苏 南京〓211167)
摘要：针对高速车门板翻转移载专机的需求，运用UG建模技术，完成了移载部分和夹臂部分方案设计以及夹臂部分结构的稳定性校核。同时利用UG在虚拟环境下对翻转移载专机的完整工作过程进行运动模拟仿真。产品实测结果表明翻转移载专机的各项运动指标符合预期，局部稳定性良好，达到了设计目的。实践证明，所提方法可有效提高设计和校核效率。
关键词：翻转移载专机；UG；虚拟设计；智能生产；运动仿真
中图分类号：TP391.41；TP242〓文献标识码：A〓文章编号：2095-509X(2021)11-0031-04

随着经济与科技的快速发展，工人对工作环境的要求越来越高。同时，企业对生产效率与规模也提出了更高的要求。为了解决生产效率与规模间的矛盾，自动控制类设备应运而生。考虑到高速车门如高铁、地铁、飞机等交通工具的车门质量大，在生产过程中进行翻转与移动时工人的劳动强度太大，因此生产企业迫切需要高速车门板翻转移载专机。一般情况下，传统的产品设计过程是一个样机试制，到测试评估，再到反馈设计的循环反复过程。这其中的每次循环，都伴随着物理样机的建造或修改，以及随之而来的产品开发周期的延长和开发成本的增长。而通过仿真分析对翻转移载专机的方案设计进行验证和优化，能够确保结构设计的正确性，从而有效提高设计效率，降低设计成本［1-3］。

1〓总体方案设计
1.1〓原始数据
需移载的门板质量不大于150 kg；长2 000~2 350 mm，宽1 100~1 320 mm，厚40~45 mm；门板搬运高度小于1 400 mm，翻转角度180°，搬运距离不大于18 000 mm；从上料车到装配线再到下料车节拍时间小于100 s。

1.2〓设计思路所谓翻转移载专机，顾名思义其设计的主体部分主要包括翻转机构的方案设计和移载机构的方案设计以及两部分的连接问题。应企业的生产活动需要，此次设计的翻转移载专机需能够实现左
右、前后、上下3个方向上的移动以及绕Z轴和X轴转动。另外，对于机械夹臂的夹紧动作，要求能够实现张开20°（为了方便放置门板的动作）和90°（为了方便初始的夹取动作）。以下分别就移载、旋转以及夹臂动作3个部分的方案原理设计进行论述。

1.3〓移载部分方案设计
1.3.1〓门板长距离移载方案设计
长距离运送是由电机驱动小车的后轮在工字钢地轨上沿着既定的直线地轨移动来实现，如图1所示。为了防止小车发生侧翻，将通过由气缸驱动的夹臂紧扣在工字钢地轨上，以此来平衡因运送门板而产生的倾覆力矩，从而实现门板的平稳运送［4］。

图1〓地轨方向移载机构三维示意图

1.3.2〓前后向、竖直向的移载方案设计
前后向和竖直向的移载均利用滚珠丝杠的传动来实现，如图2所示，前后向电机与滚珠丝杠之间采用带传动。直线导轨的长度应当满足工位与地轨之间的位置要求。因为门板宽度为1 100~1 320 mm，所以选取直线导轨的长度为2 000 mm。


基金项目：江苏省产学研合作项目（BY2020016）
作者简介：王友斌（1964—），男，工程师，硕士，主要研究方向为机械制造与装备