巨型重載鍛造操作機系統(tǒng)性能研究.pdf

1、大鍛件制備是重型裝備制造業(yè)的基礎(chǔ),而鍛造自動化是提高大鍛件生產(chǎn)率和質(zhì)量并降低制造成本的必要條件。本文結(jié)合大鍛件鍛造自動化的需要,針對巨型重載鍛造操作機系統(tǒng)的性能建模與分析展開研究,包括操作機的運動學(xué)建模以及運動和承載性能分析、動態(tài)抗傾覆穩(wěn)定性指標、結(jié)合鍛造工藝的壓機與操作機聯(lián)動整體運動學(xué)建模、聯(lián)動鍛造中用于操作機柔順控制的復(fù)合剛度模型、以及程序化自由鍛造工藝仿真模型,討論了聯(lián)動鍛造系統(tǒng)整體可視化仿真軟件的設(shè)計與實現(xiàn)。主要內(nèi)容如下:

2、>　　1)給出了一種新的串并聯(lián)混合結(jié)構(gòu)的鍛造操作機,建立了具有封閉解的運動學(xué)正反解和解析形式的運動雅克比計算算法,在此基礎(chǔ)上進行了該操作機的運動特性以及承載性能的分析,由此建立起重載操作機數(shù)學(xué)模型。
　　2)基于操作機使用過程中安全性的需要,提出了一種新的移動操作手動態(tài)抗傾覆穩(wěn)定性指標,該指標具有明確的物理意義,考慮了移動操作手工作狀態(tài)下各種動靜態(tài)因素的影響。
　　3)利用自由鍛造工藝分析中的展寬系數(shù)理論,建立了操作機與壓機

3、聯(lián)動鍛造時操作機的夾持端的順應(yīng)速度模型,在此基礎(chǔ)上建立了整體協(xié)調(diào)運動模型。該模型是進行操作機軌跡規(guī)劃以及進行虛擬鍛造系統(tǒng)運動仿真的基礎(chǔ)。
　　4)建立了聯(lián)動鍛造時鍛件變形與操作機柔順控制之間的力學(xué)模型。首先考慮了軸類鍛件變形時的彈塑性形變效應(yīng),建立了鍛件非變形區(qū)的彈性剛度模型;然后利用保守同余剛度變換方法,建立了操作機的完備操作空間剛度模型;鍛件的彈塑性變形與操作機的柔順控制響應(yīng)之間互相影響,形成耦合的力學(xué)和變形關(guān)系。在鍛件彈性剛

4、度模型和操作機完備操作空間剛度模型基礎(chǔ)上建立了整體的復(fù)合剛度模型。
　　5)利用展寬系數(shù)理論,結(jié)合空間幾何變換方法,建立了程序化鍛造時鍛件的變形模型。并形成了多工步自由鍛造工藝的快速規(guī)劃和仿真算法。
　　6)提出了虛擬鍛造工廠的軟件建模體系結(jié)構(gòu),對虛擬鍛造系統(tǒng)進行了軟件分析和設(shè)計,并對其中的一些關(guān)鍵技術(shù)如多工步鍛造工藝自動FEA軟件的實現(xiàn)、復(fù)雜塑性有限元變形模型在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的可視化等問題進行了研究,給出了虛擬鍛造軟件的機