薄板数字化成形工艺及实验研究
发布时间：2021-07-03 11:05
随着近些年智能制造的发展,金属板材成形过程从上料到冲压逐渐由自动化向智能化发展。目前在薄板工件的成形过程中,板材上料方式大多采用机器人上料,此种上料方式,需要做大量的示教工作以保证精度,而且对要加工的板材摆放位置以及形状要求较高。在板材冲压过程中,高强度板材容易产生破裂、起皱等缺陷。目前常用优化拉深筋形状或补偿模具型面等方法改善其成形性能,但是这些方法需要花费大量的时间进行试模和修模。针对上述上料过程中出现的问题,本研究利用机械手结合视觉完成板材冲压成形过程中的自动上料,即通过相关的图像处理和定位算法,使机器人完成智能上料。针对板材成形中出现的质量问题,提出采用柔性变压边力方式成形工件。首先,在伺服压机的基础上,改进压边控制系统,提出一种柔性可变压边力的独立加载智能控制系统。然后在数字模拟中,选择帽形工件为模拟对象,分析了帽形工件在不同定值及变压边力下冲压仿真结果,对比得到成形帽形工件的最优压边力曲线以及冲压载荷随时间变化的曲线。将得到的压边力曲线加载到控制系统,通过柔性控制压边力和冲模载荷,来适应零件不同变形阶段的特点。通过研究,实现了基于视觉的机器人对冲压板材的定位和上料。根据优化...
【文章来源】：上海应用技术大学上海市
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
板材冲压成形中的起皱和拉裂现象Fig.1.1Wrinklingandsplittinginsheetmetalstamping
上海应用技术大学硕士学位论文第3页由于机器人的日益普及，机器人已经成为自动化上料过程中不可缺少的重要装置。在冲压上料工序中，常利用机器人或机械手来辅助冲压上料。目前，较为知名的有ABB、安川、库卡以及发那科四大机器人公司，工业机器人用途十分广泛，常用于替代人工进行焊接（如图1.2所示）、搬运（如图1.3所示）、开采煤矿等高重复性及高危险性作业[18-19]。图1.2焊接机器人图1.3搬运机器人Fig.1.2WeldingrobotFig.1.3Handlingrobot随着工业化发展的加快，为满足不同的生产需要，机器人技术在不断的发展提高，开放型控制器已经成为机器人控制系统的发展方向。为了使机器人可以在较为复杂的环境下工作，获取关于外部环境的相关信息，使其在工作中完成自身定位和路径规划，需要使机器人具有像人一样的学习能力，即机器人智能化。在此过程中，传感器作用在机器人领域中越发重要，一些力传感器、视觉传感器、声觉传感器等可以使机器人更加智能化。在机器人研究领域中，越来越多学者利用机器视觉提高机器人的智能化水平，完成一些特殊的作业。采用视觉传感器辅助机器人进行上料，对工料的位置要求不高，可以通过图像算法处理完成定位，冲压上料方式不再需要大量的示教工作，可以提高上料的效率，所以基于视觉的机器人上料在工业应用中越来越多。1.2.2压边力控制工艺研究现状目前市场上用来成形板材设备的压力机类型很多，按照动力源的多少来划分，可分为单动和双动压机。常见的有单动力液压冲床、曲轴单动力压机、双向双动冲床、同向双动压机、伺服压力机等。其中单动力压机或机床都是较为低端的压力机，单动力压机机械结构与控制都比较简单，所以其成形的产品往往没有附加值，如图1.4所示为曲柄压力机。单动压机在其冲压过程中，依靠的是
上海应用技术大学硕士学位论文第3页由于机器人的日益普及，机器人已经成为自动化上料过程中不可缺少的重要装置。在冲压上料工序中，常利用机器人或机械手来辅助冲压上料。目前，较为知名的有ABB、安川、库卡以及发那科四大机器人公司，工业机器人用途十分广泛，常用于替代人工进行焊接（如图1.2所示）、搬运（如图1.3所示）、开采煤矿等高重复性及高危险性作业[18-19]。图1.2焊接机器人图1.3搬运机器人Fig.1.2WeldingrobotFig.1.3Handlingrobot随着工业化发展的加快，为满足不同的生产需要，机器人技术在不断的发展提高，开放型控制器已经成为机器人控制系统的发展方向。为了使机器人可以在较为复杂的环境下工作，获取关于外部环境的相关信息，使其在工作中完成自身定位和路径规划，需要使机器人具有像人一样的学习能力，即机器人智能化。在此过程中，传感器作用在机器人领域中越发重要，一些力传感器、视觉传感器、声觉传感器等可以使机器人更加智能化。在机器人研究领域中，越来越多学者利用机器视觉提高机器人的智能化水平，完成一些特殊的作业。采用视觉传感器辅助机器人进行上料，对工料的位置要求不高，可以通过图像算法处理完成定位，冲压上料方式不再需要大量的示教工作，可以提高上料的效率，所以基于视觉的机器人上料在工业应用中越来越多。1.2.2压边力控制工艺研究现状目前市场上用来成形板材设备的压力机类型很多，按照动力源的多少来划分，可分为单动和双动压机。常见的有单动力液压冲床、曲轴单动力压机、双向双动冲床、同向双动压机、伺服压力机等。其中单动力压机或机床都是较为低端的压力机，单动力压机机械结构与控制都比较简单，所以其成形的产品往往没有附加值，如图1.4所示为曲柄压力机。单动压机在其冲压过程中，依靠的是
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种柔性变压边力的智能冲压过程研究[J]. 付泽民,乔涛涛,张而耕,赵志繁. 机床与液压. 2020(02)
[2]基于变压边力的方盒形工件拉深工艺研究[J]. 付泽民,乔涛涛,张锁怀,赵志繁,熊伟杰. 热加工工艺. 2020(03)
[3]基于机器视觉的机器人辅助折弯离线自动编程系统的研究[J]. 付泽民,王佳炜,张锁怀. 制造技术与机床. 2018(01)
[4]Improving Local Temperature Rise in Rotational Incremental Sheet Forming Process by Modifying Forming Parameters Using Response Surface Method[J]. 李丽华,王进. Journal of Donghua University（English Edition）. 2017(03)
[5]Review:State-of-the-Art of Stamping-Forging Process with Sheet Metal Blank[J]. Xinyun Wang,Junsong Jin,Lei Deng. Journal of Harbin Institute of Technology. 2017(03)
[6]汽车覆盖件拉深成形的数值模拟研究[J]. 卢其炎. 佛山科学技术学院学报(自然科学版). 2016(06)
[7]不同压边力加载模式对盒形件拉深成形的影响[J]. 罗昱,胡建华,陈昶,沙海. 锻压技术. 2016(07)
[8]基于伺服驱动的压边力控制近似等误差法[J]. 杨莉. 制造技术与机床. 2016(06)
[9]工业机器人视觉定位技术研究与应用[J]. 傅华强,房芳. 工业控制计算机. 2016(03)
[10]基于PLC控制的自动上料机器人设计与研究[J]. 张郭,韩亚军,谢祥. 智慧工厂. 2015(11)
博士论文
[1]高强度金属板多道次渐进折弯成形及回弹研究[D]. 付泽民.华中科技大学 2010
[2]基于自适应模拟的变压边力优化技术研究[D]. 王武荣.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]薄板伺服成形协同压边一体化加工工艺研究[D]. 熊伟杰.上海应用技术大学 2018
[2]基于智能优化算法的前馈PID直驱泵控电液伺服控制技术研究[D]. 贾甜甜.西安理工大学 2017
[3]高强度板材变速变载变行程冲压成形研究[D]. 于晓龙.上海应用技术大学 2016
[4]智能模糊控制精密液压伺服系统[D]. 李明泽.广东工业大学 2016
[5]基于LabVIEW的拉深成形变压边力控制系统研究[D]. 王国佐.燕山大学 2016
[6]机器视觉在工业机器人抓取技术中的应用[D]. 朱良.中国科学院研究生院(沈阳计算技术研究所) 2016
[7]矩形盒件拉深成形的有限元分析[D]. 邓毅.湖南大学 2016
[8]数字图像相关方法在材料变形研究中的应用[D]. 张冬冬.长春工业大学 2014
本文编号：3262461
【文章来源】：上海应用技术大学上海市
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
板材冲压成形中的起皱和拉裂现象Fig.1.1Wrinklingandsplittinginsheetmetalstamping
上海应用技术大学硕士学位论文第3页由于机器人的日益普及，机器人已经成为自动化上料过程中不可缺少的重要装置。在冲压上料工序中，常利用机器人或机械手来辅助冲压上料。目前，较为知名的有ABB、安川、库卡以及发那科四大机器人公司，工业机器人用途十分广泛，常用于替代人工进行焊接（如图1.2所示）、搬运（如图1.3所示）、开采煤矿等高重复性及高危险性作业[18-19]。图1.2焊接机器人图1.3搬运机器人Fig.1.2WeldingrobotFig.1.3Handlingrobot随着工业化发展的加快，为满足不同的生产需要，机器人技术在不断的发展提高，开放型控制器已经成为机器人控制系统的发展方向。为了使机器人可以在较为复杂的环境下工作，获取关于外部环境的相关信息，使其在工作中完成自身定位和路径规划，需要使机器人具有像人一样的学习能力，即机器人智能化。在此过程中，传感器作用在机器人领域中越发重要，一些力传感器、视觉传感器、声觉传感器等可以使机器人更加智能化。在机器人研究领域中，越来越多学者利用机器视觉提高机器人的智能化水平，完成一些特殊的作业。采用视觉传感器辅助机器人进行上料，对工料的位置要求不高，可以通过图像算法处理完成定位，冲压上料方式不再需要大量的示教工作，可以提高上料的效率，所以基于视觉的机器人上料在工业应用中越来越多。1.2.2压边力控制工艺研究现状目前市场上用来成形板材设备的压力机类型很多，按照动力源的多少来划分，可分为单动和双动压机。常见的有单动力液压冲床、曲轴单动力压机、双向双动冲床、同向双动压机、伺服压力机等。其中单动力压机或机床都是较为低端的压力机，单动力压机机械结构与控制都比较简单，所以其成形的产品往往没有附加值，如图1.4所示为曲柄压力机。单动压机在其冲压过程中，依靠的是
上海应用技术大学硕士学位论文第3页由于机器人的日益普及，机器人已经成为自动化上料过程中不可缺少的重要装置。在冲压上料工序中，常利用机器人或机械手来辅助冲压上料。目前，较为知名的有ABB、安川、库卡以及发那科四大机器人公司，工业机器人用途十分广泛，常用于替代人工进行焊接（如图1.2所示）、搬运（如图1.3所示）、开采煤矿等高重复性及高危险性作业[18-19]。图1.2焊接机器人图1.3搬运机器人Fig.1.2WeldingrobotFig.1.3Handlingrobot随着工业化发展的加快，为满足不同的生产需要，机器人技术在不断的发展提高，开放型控制器已经成为机器人控制系统的发展方向。为了使机器人可以在较为复杂的环境下工作，获取关于外部环境的相关信息，使其在工作中完成自身定位和路径规划，需要使机器人具有像人一样的学习能力，即机器人智能化。在此过程中，传感器作用在机器人领域中越发重要，一些力传感器、视觉传感器、声觉传感器等可以使机器人更加智能化。在机器人研究领域中，越来越多学者利用机器视觉提高机器人的智能化水平，完成一些特殊的作业。采用视觉传感器辅助机器人进行上料，对工料的位置要求不高，可以通过图像算法处理完成定位，冲压上料方式不再需要大量的示教工作，可以提高上料的效率，所以基于视觉的机器人上料在工业应用中越来越多。1.2.2压边力控制工艺研究现状目前市场上用来成形板材设备的压力机类型很多，按照动力源的多少来划分，可分为单动和双动压机。常见的有单动力液压冲床、曲轴单动力压机、双向双动冲床、同向双动压机、伺服压力机等。其中单动力压机或机床都是较为低端的压力机，单动力压机机械结构与控制都比较简单，所以其成形的产品往往没有附加值，如图1.4所示为曲柄压力机。单动压机在其冲压过程中，依靠的是
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种柔性变压边力的智能冲压过程研究[J]. 付泽民,乔涛涛,张而耕,赵志繁. 机床与液压. 2020(02)
[2]基于变压边力的方盒形工件拉深工艺研究[J]. 付泽民,乔涛涛,张锁怀,赵志繁,熊伟杰. 热加工工艺. 2020(03)
[3]基于机器视觉的机器人辅助折弯离线自动编程系统的研究[J]. 付泽民,王佳炜,张锁怀. 制造技术与机床. 2018(01)
[4]Improving Local Temperature Rise in Rotational Incremental Sheet Forming Process by Modifying Forming Parameters Using Response Surface Method[J]. 李丽华,王进. Journal of Donghua University（English Edition）. 2017(03)
[5]Review:State-of-the-Art of Stamping-Forging Process with Sheet Metal Blank[J]. Xinyun Wang,Junsong Jin,Lei Deng. Journal of Harbin Institute of Technology. 2017(03)
[6]汽车覆盖件拉深成形的数值模拟研究[J]. 卢其炎. 佛山科学技术学院学报(自然科学版). 2016(06)
[7]不同压边力加载模式对盒形件拉深成形的影响[J]. 罗昱,胡建华,陈昶,沙海. 锻压技术. 2016(07)
[8]基于伺服驱动的压边力控制近似等误差法[J]. 杨莉. 制造技术与机床. 2016(06)
[9]工业机器人视觉定位技术研究与应用[J]. 傅华强,房芳. 工业控制计算机. 2016(03)
[10]基于PLC控制的自动上料机器人设计与研究[J]. 张郭,韩亚军,谢祥. 智慧工厂. 2015(11)
博士论文
[1]高强度金属板多道次渐进折弯成形及回弹研究[D]. 付泽民.华中科技大学 2010
[2]基于自适应模拟的变压边力优化技术研究[D]. 王武荣.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]薄板伺服成形协同压边一体化加工工艺研究[D]. 熊伟杰.上海应用技术大学 2018
[2]基于智能优化算法的前馈PID直驱泵控电液伺服控制技术研究[D]. 贾甜甜.西安理工大学 2017
[3]高强度板材变速变载变行程冲压成形研究[D]. 于晓龙.上海应用技术大学 2016
[4]智能模糊控制精密液压伺服系统[D]. 李明泽.广东工业大学 2016
[5]基于LabVIEW的拉深成形变压边力控制系统研究[D]. 王国佐.燕山大学 2016
[6]机器视觉在工业机器人抓取技术中的应用[D]. 朱良.中国科学院研究生院(沈阳计算技术研究所) 2016
[7]矩形盒件拉深成形的有限元分析[D]. 邓毅.湖南大学 2016
[8]数字图像相关方法在材料变形研究中的应用[D]. 张冬冬.长春工业大学 2014
本文编号：3262461
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