多工位冷镦成型机主传动部件的多体动力学仿真与优化

来源 :温州大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:fircold
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随着第四次工业革命的到来,现代化建设加速发展,多工位冷镦成型机的市场需求不断增大,冷镦成型技术的提高迫在眉睫。结合国内外多工位冷镦成型技术,查阅大量相关文献和互联网有关资料,应用现代的机械设计理论和优化仿真分析方法,针对企业当前多工位冷镦成型机主传动部件工作时冷镦产品加工精度低这一问题,本文从运动学、多体动力学及有限元分析三个角度对主传动部件展开进行研究。通过对主传动部件运动过程及结构特性的仿真及优化,改进了主传动部件的运动参数,提高了工作的稳定性。同时设计了主传动部件参数优化的产品检测装置,检测仿真优化之后主传动部件加工产品的质量。首先,根据产品性能参数,应用响应面法确定主传动部件中曲柄长度、连杆长度及滑台质量这三个关键运动参数。应用NX软件构建DBP-136型多工位冷镦成型机主传动部件的三维实体模型,应用多体动力学理论构造其多体动力学模型。在不考虑摩擦阻力和负载阻力影响的情况下,对建立的三维模型进行运动学和多体动力学分析,得到主传动部件中滑台的最大行程位移和最后工作阶段压造力的变化趋势及其最小值。其次,应用刚柔耦合理论构建多工位冷镦成型机主传动部件的刚柔耦合模型。通过ADAMS软件对多工位冷镦成型机主传动部件中的滑台进行柔性化处理,得到刚柔耦合动力学模型。结合多刚体动力学分析结果,对刚柔耦合动力学模型进行动力学分析,得到主传动部件中滑台压造力的变化趋势与极值。由于在刚柔耦合模型中对滑台进行了柔性化处理,在运动过程中滑台本身会产生微小的变形,因此对滑台进行模态分析。分析结果验证了运动过程中的微小变形不会对滑台结构振动特性产生影响。该方法验证了主传动部件运动参数设计的合理性,满足该型号多工位冷镦成型机对压造力的需求。再次,利用有限元分析软件对多工位冷镦成型机主传动部件中的曲轴进行有限元分析:通过静力学分析,得到曲轴的应力变形云图,找到曲轴的薄弱部位——轴颈圆角;通过模态分析及谐响应分析,提取曲轴的频率及振型,验证当前主传动部件中的曲轴结构特性符合要求。根据分析结果,针对薄弱部位和振型变化情况,提出优化轴颈圆角半径的方案,并对该优化方案进行验证。最后,依据上文提出的主传动部件的运动参数优化结果,设计了主传动部件参数优化的产品检测装置,对优化后的主传动部件加工的冷镦产品尺寸参数进行检测,验证了本文对主传动部件进行多体动力学仿真及优化的方法,有利于提高多工位冷镦成型机主传动部件的运动稳定性,提高冷镦产品加工精度。
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