70000字硕士毕业论文机械工程论文范文:冲压工艺曲线优化及弯头传动力学模型性能分析
论文类型：硕士毕业论文
论文字数：70000字
论点：压力机,工艺,冲压
论文概述：
本论文在分析了伺服机械压力机和多连杆肘杆传动机构的研究现状后，以三角肘杆式伺服压力机为基础，主要对伺服冲压工艺曲线特性进行研究，利用NURBS曲线对冲压曲线进行优化建模
论文正文：
第一章导言
1.1研究的背景和意义
目前，由于资源和能源的短缺以及环境保护的加强，节能减排、绿色高效制造已经成为现代制造业追求的目标。冲压成形是制造业中最重要的成形工艺之一。它具有效率高、精度好、重量轻、成本低、机械化和自动化的特点。它在现代汽车、电子仪器、航空航天空和国防工业等各个部门发挥着重要作用。大吨位机械压力机是冲压产品的主要制造设备。汽车制造、航空空航空航天、电子电器等行业对各种金属板材和壳体零件需求量很大，尤其是汽车行业对个性化和多样化的车型、覆盖件的大规模集成和生产的大规模发展需求更大。锻造设备也在朝着重载、高效、精密、灵活的方向发展。
传统机械压力机的动力源通常是普通电机，输出固定的滑块运动曲线，工艺适应性差。难以满足快速多变产品的不同冲压工艺要求。随着电子技术、变频技术和计算机控制技术的发展，伺服机械压力机发展迅速。采用交流伺服电机代替传统的交流异步电机直接驱动，省去了飞轮和离合制动器，结构简化，传动精度高，伺服电机与现代控制系统相匹配，滑块在运行过程中可以随时加速、减速或停止，动作灵活自由，下止点重复精度高，压力机的灵活性和适应性更好， 通过控制系统程序的改变，可以获得所需的工作行程和冲压工艺动作，满足不同加工材料和产品的冲压工艺要求。 伺服压力机的传动机构采用工作特性优良、配筋率大的三角形肘杆传动机构，使得滑块下死点具有更好的低速运动特性，能够更好地满足冲压金属材料的变形速度，快速返回特性能够更好地满足“快-慢-快”成形工艺曲线的要求，能够实现高效加工，通过更好的配筋率能够降低伺服电机的容量和成本。
研究冲压工艺特征曲线的特点，利用NURBS曲线优化冲压工艺特征曲线的建模，规划出满足不同冲压工艺特征要求的冲压工艺模式。有限元软件Dynaform5.6用于模拟典型的冲压工艺模式。分析和仿真结果验证了NURBS曲线建模的有效性，进一步实现了伺服压力机的柔性加工。三角形肘杆传动机构具有优良的工作特性和较大的配筋率，能更好地满足冲压工艺模式下的低速运动。三角肘杆旋转机构用作伺服压力机的曲柄输入和滑块输出参数模型。根据不同的材料和加工要求，NURBS曲线建模方法是不同伺服压力机工艺曲线设计的可行方案，提高了冲压质量、冲压效率和灵活性，延长了模具寿命，降低了噪音、工人劳动强度和生产成本等。
1.2国内外伺服机械压力机研究
动态机械压力机由曲柄连杆、凸轮机构或螺旋机构驱动。它们运行稳定，工作精度高，操作条件好，生产率高，易于实现机械化和自动化，适合在自动化线上工作。随着现代科学技术的发展，高速、高效、高精度、高柔性是现代机械压力机的主要发展趋势。曲柄机械压力机广泛应用于大多数制造厂的生产线上。基本传动方式是:异步交流电机减速机构飞轮离合器刹车曲柄连杆滑块。它依靠飞轮提供的瞬时大冲击扭矩使滑块在一定的行程范围和行程时间内上下移动，从而使安装在滑块和工作台之间的模具能够加工所需的零件。然而，曲柄压力机的行程是固定的，并且压力不容易控制，特别是曲柄的转速在一个工作循环中大致相同，导致滑块的运动曲线是固定的，既不能控制也不能调节，因此对过程的适应性很窄。同时，采用飞轮、离合器、制动器等一系列耗能机构，不仅降低了压力机的可控性，而且大大增加了能耗。
随着全球经济一体化，制造业的国际竞争越来越激烈。高精度、高质量、低价格的产品能够满足市场需求。随着制造产品的材料越来越丰富，制造业越来越需要能够缩短制造周期并高效制造高精度和高质量产品的成形和加工设备。与此同时，新材料的出现和个性化、多样化、大型化产品的趋势，使得在新材料的变形加工和产品的多样化加工中，迫切需要开发具有极高灵活性和通用性的高附加值加工压机。由于近年来电力电子和计算机控制技术的快速发展，液压助力机构和肘节机构在压力机上的应用，特别是伺服驱动技术的研究和发展，给压力机的结构设计带来了新的可能性。
伺服压力机实现了灵活性和智能化，工作性能大大提高。由于普通的感应电机无法调节和控制，被数控下可任意调节的伺服电机取代，提高了其自动化和智能化程度，工作效率也大大提高。可以获得任何滑块特性，扩展了设备的工艺适应性；伺服压力机技术(Servo press technology)，可以根据不同的工艺采用相应的优化曲线，提高工作性能，具有划时代的意义，被称为第三代压力机。商业化的产品在国外可以买到。目前，伺服压力机占日本新生产压力的80%以上，最具代表性。因此，未来伺服压力机将在压力机市场占据绝对多数，最终将取代配备飞轮的机械压力机，取代液压伺服技术成为制造设备的主流。
1.3国内外冲压工艺研究趋势……22-25
1.4主题来源……25-27
1.5本章摘要……27-28
第二章冲压工艺曲线建模优化及弯头驱动模型性能分析……28-44 [/BR/] 2.1冲压工艺曲线的分析和描述……28[/比尔/] 2.2 NURBS建模……28-35 [/BR/] 2.3肘关节驱动模型运动学性能分析……35-39 [/BR/] 2.4弯管驱动模型的运动学分析……39-42 [/BR/] 2.5本章概述……42-44
第三章典型伺服冲压工艺模式的建模与规划……44-61 [/BR/] 3.1深冲工艺特性分析……44-47 [/BR/] 3.2深冲工艺模式……47-49
3.3绘图和保压绘图过程模式……49-51 [/BR/] 3.4制图和保压制图工艺模式二次制图……51-53 [/BR/] 3.5绘图过程模式……53-54
3.6绘图和保压过程模式……54-55 [/BR/] 3.7高速冲裁加工模式……55-58 [/BR/] 3.8低速冲裁加工模式……58-59
3.9本章概述……59-61
第四章伺服冲压工艺模式仿真研究……61-80
4.1伺服绘图模拟过程……61-62
4.2基于绘图过程模式的仿真研究……62-71 [/BR/] 4.3基于拉伸保压拉伸工艺模式的仿真研究……71-79 [/BR/] 4.4本章概述……79-80
小结
在分析伺服机械压力机和多连杆肘节传动机构的研究现状后，主要研究了基于三角肘节式伺服压力机的伺服冲压工艺曲线的特点，利用NURBS曲线优化冲压曲线的建模，通过调整权重因子和控制点建立满足不同工艺要求的工艺曲线，并规划了典型的冲压工艺模式、数值模拟和实验研究。主要研究结论如下:
1)分析了伺服压力机多连杆肘节传动机构系统的适用性和优越性。综合比较了各种曲线建模方法。介绍了NURBS曲线建模方法，阐述了其优越性。结合冲压工艺特点和任务的要求，对冲压工艺曲线的控制模式进行了优化和建模。
2)利用NURBS曲线对冲压工艺曲线建模，根据冲压工艺的位移和速度限制权重因子的范围，建立速度和加速度波动最小的目标函数。通过迭代的方法得到满足目标函数值的最优权重因子，从而确定满足工艺要求的最优工艺曲线，通过控制顶点和权重因子为各种冲压工艺曲线的形状设计提供了充分的灵活性。三角肘节传动机构用作曲柄输入和滑块输出的参数模型。对该模型进行运动学和动力学分析，建立滑块位移、速度、加速度和曲柄角之间的关系。实践证明，肘节传动机构在滑块下止点附近具有良好的低速特性和机会特性，能够很好地满足低速冲压特性的要求。
参考
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