通過這幾篇文章和案例教學(xué)，分享一下我在MCD模塊的學(xué)習(xí)經(jīng)驗，供大家參考。

Step0 意義和用途

用NX MCD可以輕易實現(xiàn)在沒有真實設(shè)備的情況下，僅需建立設(shè)備3D模型和搭配外部控制信號，就可以輕易實現(xiàn)虛擬工藝調(diào)試，因此可以縮短設(shè)備開發(fā)周期，減少設(shè)備打樣成本，滿足柔性生產(chǎn)需求，迎接工業(yè)4.0。

NX MCD是數(shù)字化雙胞胎技術(shù)的體現(xiàn)，數(shù)控數(shù)字化雙胞胎可分為虛擬調(diào)試（服務(wù)于產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計調(diào)試和維護(hù)）和虛擬機(jī)床（服務(wù)于加工編程和制造工藝）兩個方向[1]。

Step0 調(diào)試環(huán)境和簡要描述

本文將使用UG NX 1847版本、博圖和PLCSIM Advanced進(jìn)行案例模型的聯(lián)合仿真，具體調(diào)試環(huán)境如下：

Window 10

UG NX 1847

TIA Portal V15.1 + S7 PLCSIM Advanced V2.0 SP1

MCD模塊是UG NX中的一個模塊，3維虛擬機(jī)電模型由其建立，部分界面如下：

NX MCD和外部信號通訊基礎(chǔ)是OPC通訊技術(shù)，在MCD中外部信號配置可適配多種外部客戶端，如下圖，其中，通過PROFINET連接，是可以通過連接到真實PLC中來控制的，本文選擇了PLCSIM Adv連接。

MCD的輸入/輸出信號和PLC輸入/輸出信號建立映射關(guān)系，就可以通過外部信號控制虛擬模型，實現(xiàn)聯(lián)合仿真調(diào)試。

博圖是西門子PLC編程的IDE，搭配PLCSIM Advanced實現(xiàn)在沒有真實PLC的情況下進(jìn)行仿真。

PLC的工作原理為循環(huán)掃描，經(jīng)典編程語言是梯形圖LAD，但在數(shù)值運(yùn)算中通常使用SCL語言，博圖的模塊化編程塊中主要有OB、FB、FC、DB塊，其簡要描述如下：

對調(diào)試環(huán)境有個基本介紹之后，下面進(jìn)行具體的案例調(diào)試流程。

Step1 模型和需求

為了演示，博主在沐風(fēng)網(wǎng)下載了免費模型
（https://www.mfcad.com/tuzhi/maduoji/493755.html），來實現(xiàn)它的碼垛功能。模型為直角龍門碼垛設(shè)備，由XYZ+夾爪組成搬運(yùn)機(jī)械手，傳送帶傳送盒子，機(jī)械手搬運(yùn)盒子進(jìn)行碼垛。XY軸都為同步帶傳動，Z軸為齒輪齒條傳動，夾爪為一個寬闊氣動手指驅(qū)動。

所以我們想實現(xiàn)盒子到位后，機(jī)械手進(jìn)行碼垛，碼完一層再一層。

首先對網(wǎng)上所下模型進(jìn)行調(diào)整和導(dǎo)出

坐標(biāo)系調(diào)整： 由于下載的模型坐標(biāo)系朝上為Y軸，所以需要調(diào)整為Z軸，和MCD中匹配，可在NX MCD中用移動對象工具動態(tài)調(diào)整，也可在Solidwork輸出時調(diào)整坐標(biāo)系。這里選擇輸出時改變
插入?yún)⒖甲鴺?biāo)系

選擇原點 邊線

另存為parasolid格式，點擊選項

選擇坐標(biāo)系1

確定保存即可。

Step2 MCD創(chuàng)建工程

MCD配置流程簡要概括為創(chuàng)建工程、物理屬性配置、傳動屬性配置、運(yùn)動屬性配置、電氣信號配置和必要的運(yùn)算邏輯配置。

創(chuàng)建工程，選擇機(jī)電概念設(shè)計，默認(rèn)常規(guī)設(shè)置即可，名稱和路徑任意。

導(dǎo)入模型：把原模型在Solidworks中另存為Parasolid即.x_t格式，NX MCD中導(dǎo)入比較快速，當(dāng)然NX MCD也可以導(dǎo)入很多其他格式，如Step等

調(diào)整模型： 如果沒有輸出改變坐標(biāo)系，發(fā)現(xiàn)模型方向和坐標(biāo)系不對可以選擇工具——移動對象工具進(jìn)行調(diào)整，模型朝上方向和z軸保持一致。另外，把多余盒子刪掉，留下源頭一個，后面添加對象源生產(chǎn)盒子，用移動對象工具可以模型進(jìn)行調(diào)整，因為這只有一個裝配部件添加不了裝配約束。

Step3 傳送帶配置

物理屬性配置——添加剛體、碰撞體、摩擦面等，眾多屬性可以一個個點開看看。
剛體具有質(zhì)量，可以采用自動屬性可以自定義，可以添加初始速度等，而我們默認(rèn)即可，修改下名稱以便操作。

對象源就是復(fù)制這個剛體，不斷生成

對象源生成的事件可選為時間或每次激活觸發(fā)一次，要想用信號控制，需要設(shè)為激活觸發(fā)，暫時設(shè)為時間以觀看效果。

碰撞體即具有摩擦屬性和不能相互穿透，若僅僅為剛體則會相互穿透。為擋板、傳輸帶、盒子、托盤添加碰撞體，選擇能夠包圍的面即可，形狀依具體而定。

對于傳送帶，我們有兩種方式，一是為每一個圓筒添加鉸鏈副和圓柱形碰撞體等，工作量較大，二是加傳送帶面，添加傳輸面即可，我們選擇這種方式，對于入門UG的童鞋可以了解基本建模和裝配操作。
新建模型

點擊矩形工具后定義草圖平面，選擇xoy平面

約束尺寸后拉伸即可


導(dǎo)入組件到碼垛機(jī)中，選擇要打開的組件，點擊選擇對象確定擺放的位置

使用裝配約束和移動組件工具進(jìn)行裝配工作

為剛體之間添加固定副，對于剛體，沒有其他運(yùn)動副，不添加運(yùn)行時則會掉落

添加傳輸面，選擇面，指定矢量，方向，速度等

傳送帶傳輸盒子效果就做好了。

添加一個碰撞傳感器


添加到察看器，可觀察記錄變量的值，在碰撞時變?yōu)閠rue，就可以用于判斷盒子是否到位。

Step4 機(jī)械手的配置

第一步是添加剛體，對沒有相對運(yùn)動的，通過螺栓等固定到一起的實體就可以添加為一個剛體。
第二步是添加運(yùn)動副，對于導(dǎo)軌滑塊導(dǎo)向，選擇滑動副，對于旋轉(zhuǎn)的器件，添加鉸鏈副，對于同步帶，第三步是添加齒輪齒條運(yùn)動副，對于從動輪和主動輪，添加齒輪1：1。

• 機(jī)架剛體，并添加其固定副，連接件為支架，基本件為空連大地。
  
  

• X導(dǎo)軌剛體，并添加其滑動副，連接件為X導(dǎo)軌，基本件為機(jī)架，軸矢量為X軸，則沿X方向滑動
  
  

• 其他剛體和滑動副添加類似。

• 齒輪剛體和其運(yùn)動副，運(yùn)動副為鉸鏈副，連接件為齒輪剛體，基本件為X軸滑臺剛體，矢量即中心軸方向，錨點則為齒輪軸圓心，即繞穿過該錨點的和矢量平行的軸旋轉(zhuǎn)。
  

• 添加齒輪齒條副 XYZ軸其實都是旋轉(zhuǎn)變平動，所以主對象為齒條的滑動副，從對象為齒輪的轉(zhuǎn)動副，半徑就是齒輪或者同步帶輪基準(zhǔn)節(jié)圓（分度圓）的大小
  
  

• 滑動副 齒輪齒條耦合副效果，用鼠標(biāo)左鍵拖動施加力即可推拉模型進(jìn)行運(yùn)動
  

• 氣缸配置 先添加滑動副，再添加氣缸，A室應(yīng)該在矢量尾部，A>B則伸出，修改沖程等。
  
  運(yùn)行時在初始壓力下伸開效果
  
  給各驅(qū)動鉸鏈副添加位置控制，修改路徑、目標(biāo)和速度
  
  選擇為跟蹤多圈。方向不對，則對鉸鏈副矢量方向進(jìn)行反向。
  則能夠按給定速度和位置運(yùn)行。
  

Step5 添加運(yùn)行邏輯：仿真序列、信號等

接下來的文章將介紹如何添加運(yùn)行邏輯，要實現(xiàn)碼垛需要通過定制行為、添加信號、添加仿真序列等。
仿真序列僅需通過MCD端，將一步一步的動作串聯(lián)起來，添加必要的邏輯判斷和行為，達(dá)到動作效果。
通過外部信號，是通過外部信號控制MCD的機(jī)電對象，控制速度、位置、數(shù)值改變等。

歡迎繼續(xù)閱讀：

【UG NX MCD 機(jī)電一體化概念設(shè)計】UG NX MCD+PLCSIM Advanced聯(lián)合仿真實例（二 ）仿真序列

文章列表：
【UG NX MCD 機(jī)電一體化概念設(shè)計】UG NX MCD+PLCSIM Advanced聯(lián)合仿真實例（一）基本配置
【UG NX MCD 機(jī)電一體化概念設(shè)計】UG NX MCD+PLCSIM Advanced聯(lián)合仿真實例（二 ）仿真序列
【UG NX MCD 機(jī)電概念一體化設(shè)計】UG NX MCD+PLCSIM Advanced聯(lián)合仿真實例（三） 聯(lián)合調(diào)試

B站視頻列表：
仿真序列演示視頻：https://www.bilibili.com/video/BV1f54y1Q7vG
聯(lián)合仿真演示視頻：https://www.bilibili.com/video/BV1Kk4y167LR

仿真序列模型分享：
鏈接：https://pan.baidu.com/s/18c-gMuPywBZ__0pvB3A0hQ
提取碼：s86q

聯(lián)合仿真模型分享：
最終源模型和PLC工程文件分享：在交流群（群號：1105076200）中分享

參考文獻(xiàn)：

[1]林裕程,韓勇.基于數(shù)字化雙胞胎的數(shù)控機(jī)床虛擬調(diào)試技術(shù)[J].金屬加工(冷加工),2019(12):66-71.
[2]solidworks如何改變輸出坐標(biāo)系位置:https://zhidao.baidu.com/question/384770003.html
[3]小牟子 數(shù)字化樣機(jī)技術(shù)-虛擬調(diào)試與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
https://zhuanlan.zhihu.com/c_216567787

錯誤解決記錄：

找不到組件，把裝配加載選項改為按保存的

模型像掉在水里，有一層平面遮住 home即可

氣缸過載或者供給壓力不足
待解決

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【UG NX MCD 机电一体化概念设计】UG NX MCD+PLCSIM Advanced联合仿真实例（一）基本配置的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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