六连杆机构拉深成形压力机关键技术及虚拟样机

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锻压产品在航空航天、汽车、国防工业、化工机械和机电等行业中有着广泛应用。机械压力机作为锻压生产的主要设备,是影响生产过程的主要因素。为了在工作区域有良好的速度特性和显著的增力作用,多采用多连杆机构的设计方案。在多连杆机构压力机设计中,增加可供选择的设计变量,同时考虑压力机运行过程中运动学和动力学要求,合理确定目标函数和约束条件仍是提高压力机性能的主要手段。  以板材拉深成形工艺的200kN六连杆机构双点伺服压力机设计为例,对六连杆机构的优化设计,压力机下死点的位置精度和六连杆机构滑块所受侧向力等关键问题进行了研究,并采用虚拟样机技术对所设计的压力机进行了仿真分析。  提出一种用于拉深压力机设计的偏置六连杆机构设计方案。为提高滑块运动方向与工作台的垂直度,考虑连杆动载荷和自重的影响,对滑块和连杆进行了动力学分析,给出了滑块所受侧向力的计算方法;针对压力机设计时下死点位置的重复精度的要求,研究了运动副间隙和杆长尺寸误差的影响。采用复数矢量法建立六连杆机构运动学模型,分析了偏置参数对滑块运动的影响,确定了压力机六连杆机构的结构类型。根据拉深工艺要求,并考虑滑块侧向力的影响,对六连杆机构的杆系尺寸进行了优化设计。  根据压力机的设计要求,对压力机的传动系统进行设计,并对压力机所用伺服电机的功率进行了初步计算。以优化得到的尺寸为依据,采用六连杆机构与伺服电机复合的设计方法建立了伺服压力机的三维模型,利用有限元分析软件对压力机的机身进行了静力学和模态分析。  采用虚拟样机技术对所设计的压力机进行了运动学和动力学分析。预测了压力机的运动性能,通过对压力机驱动转矩的仿真,对所选的伺服电机的容量进行了验证。利用仿真技术,研究压力机滑块所受侧向力的大小,分析了运动副间隙和杆系尺寸误差对滑块下死点位置精度的影响,并给出提高滑块下死点位置精度的方法。仿真结果表明,所设计的六连杆机构双点压力机整体性能良好,选用的伺服电机能够满足最大公称压力为200kN的工作要求,且滑块所受侧向力较小。
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