伺服螺旋壓力機(jī)上自由鍛與機(jī)器人的優(yōu)化控制研究.pdf

1、自由鍛是金屬坯料體積成形的一種基礎(chǔ)工藝。目前自由鍛工藝是在錘和液壓機(jī)上實(shí)施的，壓制工藝重復(fù)精度較低，鍛件一致性低、余量大、公差大，造成了后續(xù)切削加工的浪費(fèi)。開關(guān)磁阻伺服電機(jī)新技術(shù)的發(fā)展，使開關(guān)磁阻伺服螺旋壓力機(jī)實(shí)現(xiàn)了數(shù)控功能，為螺旋壓力機(jī)上自由鍛帶來了發(fā)展機(jī)遇。
　　本文圍繞伺服螺旋壓力機(jī)上自由鍛與機(jī)器人的控制技術(shù)進(jìn)行研究，主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）對自由鍛用伺服螺旋壓力機(jī)的最佳機(jī)型進(jìn)行分析。以效率最高為目標(biāo)函數(shù)，建立了

2、伺服螺旋壓力機(jī)機(jī)型優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型，對各種伺服螺旋壓力機(jī)的傳動結(jié)構(gòu)及其綜合剛度進(jìn)行了比較分析，揭示了伺服螺旋壓力機(jī)打擊效率與綜合剛度的關(guān)系；并對伺服直驅(qū)和花鍵直驅(qū)螺旋壓力機(jī)的綜合剛度進(jìn)行了有限元分析，揭示了螺旋壓力機(jī)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)，闡明了直驅(qū)螺旋壓力機(jī)具有高效率的機(jī)理。
　?。?）提出了伺服直驅(qū)螺旋壓力機(jī)上自由鍛的數(shù)控成形方法，借助于直驅(qū)螺旋壓力機(jī)主運(yùn)動高速數(shù)控技術(shù)，通過引入當(dāng)量剛度的概念，闡明了打擊能量與打擊力的關(guān)系；通過噸位儀的實(shí)時

3、監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)了不同的打擊速度、打擊能量、打擊力的數(shù)控。并使用DEFORM軟件對自由鍛工件進(jìn)行了伺服成形不同參數(shù)的數(shù)值模擬，對工藝參數(shù)進(jìn)行了分析，獲得了圓柱Φ38mm自由鍛鐓粗工藝的最優(yōu)參數(shù)。
　?。?）對伺服直驅(qū)螺旋壓力機(jī)上自由鍛與機(jī)器人協(xié)調(diào)控制進(jìn)行了研究，使用SolidWorks建立了伺服螺旋壓力機(jī)和機(jī)器人的三維樣機(jī)，對機(jī)器人進(jìn)給運(yùn)動的軌跡進(jìn)行了規(guī)劃，利用ADAMS確定了機(jī)器人夾持端位移與速度的變化情況，以連續(xù)工作循環(huán)時間最短為優(yōu)

4、化目標(biāo)函數(shù)，確定了機(jī)器運(yùn)動的最佳軌跡，確保了螺旋壓力機(jī)主運(yùn)動與機(jī)器人進(jìn)給運(yùn)動以最高效率動作的同時，機(jī)器人與螺旋壓力機(jī)的關(guān)聯(lián)運(yùn)動不發(fā)生干涉。
　?。?）利用高效率的伺服直驅(qū)螺旋壓力機(jī)，采用優(yōu)化后的工藝參數(shù)，進(jìn)行了自由鍛的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了仿真模擬的有效性和三段工藝參數(shù)的優(yōu)勢。對打擊力的重復(fù)精度進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，對不同自由鍛件的尺寸一致性進(jìn)行了分析，實(shí)際打擊力與仿真模擬的結(jié)果誤差在10％以內(nèi)。
　　論文研究結(jié)果表明，所進(jìn)行的伺服直驅(qū)螺旋