1 輪胎定型硫化機

　　硫化機主要有底座、主傳動機構，裝胎機構，中心機構，卸胎機構等部件組成。它的工作機構為曲柄滑塊，由曲柄齒輪驅動，來實現開模，合模及加壓硫化。該產品的設計難點在于：工作軌跡的設計和自鎖的分析。用傳統的二維CAD 設計，其工作機構部分的設計很困難，工作機構運動過程中是否發生碰撞干涉，如何在運動中避免自鎖。這些問題用二維CAD 解決起來很困難，依靠做出大量的運動軌跡線，費時費力。而用SolidWorks 對側裝機進行幾何建模的話，以上問題就迎刃而解了，大大縮短了設計周期，提高了設計的可靠性。

　　2 硫化機幾何模型的建立

　　2.1 產品結構的劃分

　　硫化機為大型裝配體，在建立幾何模型之前，利用硫化機各結構的功能和特點進行進行合理的劃分，把它分成若干子裝配體和零件;這些子裝配體根據其結構特點還可以劃分成若干更低一級的子裝配體和零件;如此下去，直至把所有子裝配體拆成零件。這樣，產品、部件和零件組成了一個樹狀結構。利用這種結構形式，可以實現多個設計人員的協同設計，有助于提高產品開發效率，并降低生產的復雜性。

　　2.2 零件建模

　　根據各零件特征，在經過一系列特征構建，利用尺寸、幾何關系、參數驅動、方程式等在特征之間建立關聯關系，最終完成所有硫化機零件的造型，并且賦予各零件的材料屬性。

　　2.3 裝配件的設計

　　零件裝配形成裝配體的過程，其實就是一個SolidWorks 指定零件間約束關系的過程，通過指定零件間的約束，確定零件的裝配位置關系。從最低一級子裝配體開始，逐漸向上級進行，直至完成總裝配體的裝配，此方法為“至下而上”設計。同時，靈活利用“至上而下”的設計方法，進行焊接件的設計。

　　圖1 硫化機主機

　　3 工作機構的干涉檢查

　　幾何建模建立好以后，通過“移動零部件”功能，用鼠標分別拖拽各運動件，同時選擇“碰撞檢查”的“碰撞時停止”復選框，檢查運動過程中有無發生碰撞和干涉，這樣就可以動態的模擬出硫化機開合模時，橫梁以及硫化室在空間的不同位置和姿態。同時通過旋轉視圖，對各個狀態進行多方位、多角度的觀察。通過虛擬樣機，直觀地評價產品設計方案。并利用SolidWorks 參數化設計及數據的相關聯性，對相應的零部件進行調整和優化，使性能達到最佳。

　　4 硫化機主傳動運動仿真

　　運動仿真是在成功建立了其裝配模型的基礎上，通過定義靜止部件、運動部件，并為在各起始運動件上定義驅動轉矩、選擇連接軸和運動方向、設定運動初始條件或參數等一系列操作來實現。

　　打開設計樹右側的齒輪標文件夾即為運動分析模塊(Cosmos Motion )，它內置于SW，使用ADAMS/SOLVER求解器，能對機構進行靜力學和運動學分析，包括運動極限位置分析、千涉分析、軌跡跟蹤、測量、圖表、動畫生成，以及為ADAMS及其它大型分析軟件輸出三維設計文件等。裝配體直接應用于分析模塊，分析模塊會根據零件間的裝配關系而賦予零件間以恰當的運動副，表征運動關系。

　　圖2 硫化機主機機構原理圖

　　圖3 硫化機開模過程圖

　　5 有限元技術與優化設計

　　隨著輪胎向著高速化、扁平化和子午化的方向發展，對其工作性能的要求越來越高，不僅要求硫化機具有良好的機械性能，而且要具有較好的經濟性。為了保證這些零、部件工作時的相對位置和相對運動具有足夠的精確度，必須保證其具有良好的強度和剛度。因此，合理的強度剛度分析方法對整機精度、性能和造價有著極其重要的影響。然而，由于硫化機部分零件、組件結構復雜，在設計中受到許多工程條件的限制，傳統設計中的類比設計方法顯然難以適應新的設計要求。為了提高質量，降低生產成本，進而提高產品競爭力，有限元法和優化技術提供了新的解決思路和方法。

　　圖4 橫梁優化結果

　　在整機的建模全部完成后，就可以通過photoworks 模塊，對其進行美工渲染工作;通過Animator 模塊對工作機構的運動過程進行動畫設計，輸出AVI 格式的視頻文件。以此用來前期的廣告宣傳，或銷售人員對客戶進行演示，以更早的贏得市場。

　　6 結語

　　SolidWorks 軟件為輪胎定型硫化機等大型復雜產品的設計帶來了極大的方便，縮短了產品的設計、開發周期，降低開發成本。同時，SolidWorks 將三維圖自動轉化成二維圖的功能，為快速進入生產階段提供了可靠的保證。運用軟件進行實體建模和運動學仿真，能夠使設計人員直觀看到機構的運動過程，及時發現和改正設計中的干涉等問題，交互地進行結構參數的調整和改進。實踐表明SolidWorks軟件的虛擬設計和動態仿真技術在虛擬樣機設計中具有良好的應用前景。