《生产线数字化设计与仿真》课件-第6章简单生产线的仿真制作

生产线数字化设计与仿真NXMCD第6章

简单生产线的仿真制作

6目录CONTENTS6.1生产线模型简介6.2部件模型的制作6.3机电概念设计6.4知识拓展6.5小结6.1生产线模型简介

本章介绍一个简单生产线的仿真制作过程，生产线整体模型如图所示：包含一个物料源

、三个传输面

、一个机械臂、五个

碰撞传感器、一个冲头、一个物料搜集箱

，以及加工前工件和加工后的成品工件。6.2部件模型的制作1、创建部件三维模型生产线中各个部件的尺寸可参看如下模型：6.2部件模型的制作1、创建部件三维模型生产线中各个部件的尺寸可参看如下模型：2、生产线装配把机械臂安装在大底盘上，完成生产线的装配。6.3机电概念设计1、设置基本机电对象设置1）刚体设置：将图所示选中的部件，即：加工前工件、加工后工件、冲头、固定块1与固定块2、机械臂底座、机械臂长臂、机械臂短臂、手抓、机械臂法兰盘等，设置成刚体。

2）碰撞体设置：将图中选中的一些部件

，即：加工前工件、加工后工件、传输面1、传输面2、传输面3、固定1与固定2、手抓1、手抓2、物料搜集箱内壁等，设置成碰撞体。手抓、以及物料搜集上端碰撞体要设置成网格面，效果如图。6.3机电概念设计2、设置运动副（1）设置铰链副

如图：将机械臂中各个需要旋转的部分设置成铰链副，共4个铰链副（1个基座旋转，1个长臂旋转，1个短臂旋转，1个手抓法兰旋转）；

①基座旋转：如图所示，机械臂底座设置为铰链副，连接件为底座，不设置基本件，指定矢量轴为ZC，指定锚点为底座底部圆心；

②长臂旋转：如图，连接件为长臂，基本件为机械臂底座，锚点中心为机械臂底座孔的圆边；

③短臂旋转：如图，基本件为机械长臂，连接件为短臂，锚点中心为短臂与长臂连接孔的中心；

④手抓法兰旋转：如图，基本件为机械短臂，连接件为手抓法兰盘，锚点中心为法兰盘圆中心。6.3机电概念设计2、设置滑动副

滑动副共五个：一对（2个）手抓夹紧、2个固定夹紧，1个冲头下降，设置之后的效果如图。

①冲头下降滑动副：如图所示，选择连接件为冲头，指定轴矢量为“-ZC”即可；

②固定夹紧滑动副：分别建立两个滑动副，如图所示，选择连接件为工件夹紧，两个滑动副的指定轴矢量分别为“XC”和“-XC”方向；

③手抓夹紧滑动副：如图所示，两个手爪滑动副基本件为机械臂法兰盘，连接件为手抓。6.3机电概念设计3、设置传感器传感器设置如图所示，共设置了5个传感器（碰撞传感器）。其中，传感器5配合物料搜集器实现搜集功能，即：当物料落入箱底与传感器5发生碰撞时，让物料消失。6.3机电概念设计4、设置传输面如图所示，设置传输面，共有3个传输面，分别为：传输面1、传输面2和传输面3。

各个传输面的设置为：将传输面1的速度设为10mm/dec，传输面2与传输面3的速度都设为20mm/dec，如图所示；6.3机电概念设计5、设置位置控制

1）设定角路径以及相应扭矩,各个位置控制中的速度与距离的初始值都设为0，运行时位置速度在后面的序列编辑器里设置。位置控制设置如图所示：2）设置底座旋转的位置控制如图；3）设置长臂旋转的位置控制如图；6.3机电概念设计5、设置位置控制4）设置短臂旋转的位置控制如图；5）设置工件固定2位置控制如图；同工件1位置控制，将工件固定1也如图设置参数。6）设置手爪1位置控制如图所示；同手抓位置控制，将手爪2也如图设置参数。7）设置法兰盘旋转位置控制设置如图；6.3机电概念设计6、设置电子凸轮打开凸轮设置界面，选择从轴为冲压滑动副，如图，随后设置运动曲线；6.3机电概念设计7、设置运行时参数这里的运行时参数主要用于设置工件的加工计数。具体操作如下：首先创建一个运行时参数（工件计数），操作如图所示：②

然后添加一个整型变量初始值为0，随后添加一个布尔型变量默认值FALSE，如图所示。6.3机电概念设计8、设置运行时表达式1）如图，添加一个运行时表达式1（RuntimeExpression）：在运行时表达式组内，点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择“添加”；2）如图，在弹出的对话框中，为该运行时表达式选择赋值对象，这里选择定义好的运行时参数，属性选择num；3）在图示“输入参数”组中，选择输入参数的“选择对象”，这里也选择定义好的参数num，然后点击添加按钮；4）然后如图，继续添加输入参数，添加工件计数传感器

，即：传感器5；6.3机电概念设计8、设置运行时表达式5）然后再接着添加输入参数，如图选择对象为“运行时参数的parameter”；

当上述参数添加完毕后，如图，双击更改各个参数的名称（分别改为工件对象.num别名改成num，工件对象.parameter别名改成R，传感器别名改成C，方便之后的运算）；

如图，点击“条件构造器”按钮编辑表达式的公式，弹出对话框，在该窗体内按照图示输入公式的逻辑条件，获得计数公式。6.3机电概念设计8、设置运行时表达式6）创建断电计数清零条件：新建一个RuntimeExpression_2，操作过程如图所示。设定“要赋值参数”的选择对象是运行时参数“工件计数”中的“parameter_1”，设定“输入参数”的选择对象是“工件计数”中的“num”和“parameter_1”。分别更改别名为“NUM”和“R”；最后添加条件结构。6.3机电概念设计9、序列编辑运行1）第1步：首先，运行开始时传输面都是运行的，所以只要使短臂旋转到准备位置即可，如图，右键点击Root，选择添加仿真序列；

如图所示，对象选择短臂旋转的位置控制，随后勾选speed改成70deg/s，position改成140deg。2）等待工件碰到传送面1的传感器1后，长臂下降到准备抓取状态，选择对象为长臂旋转的位置控制，如图所示，改变位置与速度；如图，选择条件为传输面1上的传感器1值为true；6.3机电概念设计9、序列编辑运行3）当工件碰到传输面2上的传感器2后，传输面2停止。如图所示，选择条件为传输面2上的碰撞传感器2，值为true，选择对象的运行参数，将active改为false；4）当工件到位时，手抓夹紧。如图所示，仿真序列选择对象为手抓1和手抓2，运行时参数为两个手抓滑动副位置控制的位置与速度，条件为传输面2上的传感器2；5）机械手抓夹取工件后旋转180度后到另一边，如图所示，这里条件先不用选择，设置好速度与角度值即可；6）如图，设置法兰盘旋转90度

使工件以正确姿态进入传输面3

；6.3机电概念设计9、序列编辑运行7）如图所示，设置手抓松开；8）如图，当传感器3检测到工件到达待整定位置后，让传输面3停止；9）如图所示，建立序列，当碰撞传感器检测到工件到达待整定位置时，两边夹紧、整定零件；10)如图所示，建立序列，让固定

松开;6.3机电概念设计9、序列编辑运行11)如图，为了防止信号干扰，先将整定部分碰撞传感器，设置为不检测；12)如图所示，设置序列，让传输面3

继续运行；13)如图所示，设置序列，当传感器4（冲击到位碰撞传感器）检测到碰撞时，传输面3

停止；14)设置序列，当传感器4（冲击到位碰撞传感器）检测到物料时，冲头冲击工件。如图所示，先添加一个对象变换器，刚体选择加工好的工件；然后如图，添加仿真序列，选择对象为冲头的“冲压”（类型为电子凸轮）；6.3机电概念设计9、序列编辑运行15)如图所示，传输面3

继续运行将工件送入收集器内。先添加一个对象收集器，碰撞传感器为箱子底部的传感器5；16)如图，把刚刚失效的传感器3（整定到位传感器）设定为生效；17)如图所示，当传感器3（整定到位传感器）检测到工件时，手抓法兰面旋转回0度；18)设置工件自动生成。如图，先添加一个对象源，触发条件为每次激活一次；6.3机电概念设计9、序列编辑运行如图建立仿真序列，机电对象选择工件对象源，条件框中的条件对象选择冲击到位传感器；如图所示，然后右键选择AddGroup，选择条件对象为工件计数。当冲击部分到位且num的值<3时即可生成下一个代加工工件；6.3机电概念设计9、序列编辑运行19)如图，当产生新的工件时，传输面2开始运转；20)如图，设置序列让底座旋转回初始位置;21)建立连接。如图按住Ctrl，左键点击手抓夹紧2、底座旋转、转盘旋转、手抓1松开、手抓2松开，并右

键点击创建链接器。剩下的同上，将相应的位置设置成对应的链接器即可。6.4知识拓展

在机械臂抓取工件转移的过程中，由于重力作用，常常会发生抓不紧、晃动、甚至掉落的现象，这往往是由于机械臂夹爪运动设置所产生的不合适的夹紧力所造成的。在调试过程中，发现夹力过大、过小均不能达到理想的效果。为了能够避免这一现象，我们可以使用固定副吸附的方法来解决这个问题。6.4知识拓展【例1】如图所示，建立一个传输面（长板）、对象源（方块）、碰撞传感器（细棒）、吸附棒。方块在传输面由左向右运动，当方块与细棒发生碰撞时，吸附棒吸附捕捉方块，并带动方块向上运动，运动到上方后释放方块。1）建立三维几何模型，尺寸自定，效果如图所示；2）创建运动仿真（1）如图所示，建立对应的机电对象；其中，对象源的设置、传输面的设置如图；固定副的设置如图所示。滑动副的设置如图所示。为滑动副建立位置控制；6.4知识拓展（2）创建仿真序列

如图所示，在序列编辑器中建立4个仿真序列；各个序列的详解参看图；（3）仿真运行。当上述步骤完成之后，就可以点击“仿真运行”查看最终结果。可以看到当