铝合金型材冲裁自动线关键部件的设计与研究

发布时间：2017-09-19 13:06

  本文关键词：铝合金型材冲裁自动线关键部件的设计与研究

  更多相关文章： 冲压自动线 模具设计 机械手 动态设计 轨迹规划

【摘要】：基于某冲压企业的生产实际需求,在企业原有设备的基础上开发一套自动冲压生产系统,对其中的冲压机械手和模具等关键部件进行开发。基于工艺分析完成冲裁自动线关键部件的方案设计,根据冲裁过程的工艺参数优化结果,完成模具结构设计,通过尺度综合模型的优化求解确定机械手的关键技术参数。考虑多约束条件下,利用参数化修正梯形运动规律完成机械手典型轨迹规划,最后通过仿真完成了机械手理论模型的验证及模态实验分析。本文的主要研究成果如下:(1)完成了自动冲压线动作流程的描述及关键部件的开发,通过对生产节拍的预估,自动冲压生产系统相比手工作业方式生产效率提高了两倍以上。(2)通过Deform仿真和试验设计相结合的方法,分析出冲裁间隙、台阶高度和台阶宽度对断面质量有显著性影响。通过响应面法建立了断面质量的预测模型,结合遗传算法完成了预测模型的修正和工艺参数的确定,根据工艺参数优化结果完成了模具结构设计。结果表明修正后的模型对断面质量的预测具有较高的精度,台阶凸模可较大幅度提高光洁率,而对塌角率和冲裁功影响不大。(3)建立机械手的运动学正解和运动学反解模型;以雅克比矩阵代数特征作为运动学评价指标,基于刚体动力学模型,提出惯性项、耦合项和电机全域极限力矩作为动力学评价指标;以机械手的关键参数为设计变量,工作空间和刚度作为约束条件,建立机械手的尺度综合优化模型;借助非支配排序遗传算法完成机构参数优化。优化后机械手的各向同性、非线性及力矩指标有明显改善。(4)考虑电机速度和加速度约束,提出参数化修正梯形的轨迹规划算法,该算法在考虑电机约束条件下,可实现机械手的平滑轨迹规划。利用上述算法完成了机械手的典型轨迹规划,规划结果表明该算法能充分发挥电机的性能,缩短机械手的运行时间。(5)利用有限元软件(Ansys)和ADAMS完成了机械手的动、静态特性分析。静力学分析表明机械手的位移、应力和应变符合要求,刚体动力学分析结果与理论模型分析结果一致,刚柔耦合动力学分析确定了机械手的固有频率。
【关键词】：冲压自动线 模具设计 机械手 动态设计 轨迹规划
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG389
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 课题来源、背景和意义10-11
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 课题背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 自动冲压生产线的国内外研究现状11-14
• 1.2.2 机械手国内外研究现状14-16
• 1.3 主要研究内容16-18
• 第二章 冲压自动线关键部件的方案设计18-27
• 2.1 引言18
• 2.2 冲压件工艺分析18-19
• 2.3 冲压线动作流程描述及节拍预估19-23
• 2.3.1 冲压线动作流程描述19-21
• 2.3.2 生产节拍预估21-23
• 2.4 关键部件的方案设计23-26
• 2.4.1 机械手本体机构方案设计23-25
• 2.4.2 对中落料平台方案设计25
• 2.4.3 冲裁模具方案设计25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 冲裁过程的工艺参数分析及模具结构设计27-45
• 3.1 引言27
• 3.2 冲裁过程模拟的关键技术27-28
• 3.2.1 网格划分及重划技术27-28
• 3.2.2 断裂问题处理技术28
• 3.3 仿真模型的建立及断裂阀值的确定28-30
• 3.4 部分因子试验设计30-33
• 3.5 Box-Behnken试验设计与响应曲面分析33-40
• 3.5.1 Box-Behnken试验设计33-34
• 3.5.2 响应曲面分析34-40
• 3.6 基于遗传算法的多目标优化40-43
• 3.7 基于Solidworks的冲裁模具结构设计43-44
• 3.7.1 凸凹模刃口尺寸计算43
• 3.7.2 冲裁模具结构设计43-44
• 3.8 本章小结44-45
• 第四章 机械手刚体动力学分析与尺度综合45-69
• 4.1 引言45
• 4.2 机械手运动学分析及性能评价指标45-50
• 4.2.1 机械手运动学模型及评价指标45-46
• 4.2.2 机械手运动学评价指标46-50
• 4.3 机械手工作空间分析50-54
• 4.4 考虑关节柔性的刚柔耦合动力学建模及性能评价指标54-61
• 4.4.1 关节的动力学模型54-55
• 4.4.2 机械手的刚柔耦合动力学模型55-59
• 4.4.3 动力学性能指标59-61
• 4.5 机械手尺度综合61-68
• 4.5.1 性能评价指标62-63
• 4.5.2 设计变量63
• 4.5.3 约束条件63-65
• 4.5.4 建立优化模型65
• 4.5.5 模型优化求解65-68
• 4.6 本章小结68-69
• 第五章 机械手电机参数校核及轨迹规划69-80
• 5.1 引言69
• 5.2 电机参数校核69-71
• 5.2.1 关节电机参数校核69
• 5.2.2 滚珠丝杠副电机参数校核69-71
• 5.3 运动规律的特性指标分析与比较71-73
• 5.4 路径规划73-79
• 5.4.1 速度、加速度限制条件73-75
• 5.4.2 参数化修正梯形运动规律75-77
• 5.4.3 优化问题描述77-79
• 5.5 本章小结79-80
• 第六章 机械手动静态特性预估80-87
• 6.1 引言80
• 6.2 机械手的运动学及动力学仿真80-81
• 6.3 静刚度分析81-83
• 6.4 模态及谐响应分析83-86
• 6.4.1 模态分析83-85
• 6.4.2 谐响应分析85-86
• 6.5 本章小节86-87
• 第七章 结论与展望87-89
• 7.1 本文结论87-88
• 7.2 工作展望88-89
• 参考文献89-93
• 致谢93-94
• 攻读硕士学位期间的研究成果94-95

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郑展,邬泽琦;间隙与冲裁件质量[J];模具通讯;1980年02期

2 卢险峰，陈勇;两步法冲裁的构想及其试验研究[J];模具技术;1998年01期

3 李荣洪,杜贵江,于建国,李建京;精密冲裁件质量分析与控制[J];锻压技术;2000年01期

4 张正修 ,李欠娃 ,唐久 ,马新梅;提高冲裁件质量的工艺技术对策[J];机械工业标准化与质量;2002年08期

5 胡世杰;冲裁件的缺陷分析及对策[J];模具制造;2003年01期

6 刘玉华;;冲裁件常见缺陷的原因分析及解决方法[J];鸡西大学学报;2003年03期

7 任小鸿;;浅谈摩托车精密冲裁件质量分析及应对措施[J];模具制造;2007年10期

8 李玉荣;张玉霞;杨强;;冲裁件质量分析探讨[J];金属加工(冷加工);2009年09期

9 ;双重正间隙冲裁法[J];精密成形工程;2009年03期

10 王波;周驰;阮锋;黄珍媛;;冲裁过程中镀层金属的流动规律[J];华南理工大学学报(自然科学版);2009年11期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 彭梓斌;邓峰;宋继亮;阮锋;;用最长段距平移法进行冲裁件套排[A];中国机械工程学会锻压学会第六届学术年会论文集[C];1995年

2 方刚;雷丽萍;曾攀;;基于Internet的远程冲裁件工艺性检验系统[A];第八届全国塑性加工学术年会论文集[C];2002年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 秦泗吉;板材剪切与冲裁加工过程有限元模拟及实验研究[D];燕山大学;2002年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 裴雨滋;微冲裁/冲压复合成型技术研究[D];大连理工大学;2015年

2 刘明;磷青铜薄板高速冲裁件冲裁断面质量分析与控制[D];南京航空航天大学;2015年

3 李建文;激光动态柔性冲裁微齿轮研究[D];江苏大学;2016年

4 罗德洋;基于冲裁毛刺影响的疲劳寿命分析研究[D];湖南大学;2016年

5 张腾飞;聚氨酯橡胶模具超声辅助冲裁试验研究[D];大连理工大学;2016年

6 张明;铝合金型材冲裁自动线关键部件的设计与研究[D];江西理工大学;2016年

7 胡志鹏;双重正间隙冲裁试验研究及数值模拟[D];南昌大学;2007年

8 张慧;薄膜冲裁技术的研究及模具设计[D];中北大学;2015年

9 邢冲;异形件微冲裁机床设计[D];大连理工大学;2014年

10 雷洪珠;异形件微冲裁有限元分析与模具设计[D];大连理工大学;2014年

，

本文编号：881809