反旋转弯曲断料装置的虚拟开发

论文摘要

从开发裂纹的功利入手，利用裂纹扩展实现应力下料，出现了裂纹技术的新概念，在与机械加工技术的交叉结合上，开拓了一个新的技术领域。裂纹技术装备的研究是裂纹技术的一个重要组成部分，是裂纹技术应用的研究归宿，是裂纹技术生命力的有力体现。本课题的研究从工程角度出发，以反旋转弯曲断料装置为基础，研究反旋转弯曲断料的基础理论和工作原理，对反旋转弯曲断料装置的主要机构进行了初步的设计，并完成了切槽机构和弯扭机构的建模和仿真，在本文中主要包含以下几方面的研究：首先探讨了棒料下料的各种方法，通过分析各种模型的特征、实施方法和适应范围，指出其存在的问题。在此基础上，提出了新的应力下料方法—反旋转弯曲断料，介绍了反旋转弯曲断料的基础理论和工作原理。根据反旋转弯曲断料的基础理论和工作原理，进行了反旋转弯曲断料装置主要机构的结构设计，也就是切槽机构和弯扭机构的结构设计。利用Pro／E工程软件，建立了切槽机构和弯扭机构的几何模型，融合了特征建模、参数建模和直接建模的复合方法。以此为基础完成了切槽机构和弯扭机构的虚拟装配及干涉检查。以建立好的几何模型为基础，依托虚拟产品开发技术中的相关重点技术，借助Pro／E与ADAMS的接口模块Mechanism／Pro在ADAMS工程软件中建立了运动仿真模型，对其进行了运动学和动力学仿真分析，验证了所建模型的可行性和合理性，并对切槽机构中的平衡块进行了优化设计分析，结果表明优化后的平衡效果是更佳的。通过对切槽机构和弯扭机构关键部件的校核计算，再一次验证了结构的合理性，为设备的进一步完善奠定了坚实的基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 传统下料方式的概述
• 1.1.2 新型断料设备的现状
• 1.2 虚拟产品开发技术综述
• 1.3 课题的来源、研究内容、目的和意义
• 1.3.1 课题的来源
• 1.3.2 课题的研究内容、目的和意义
• 第二章 反旋转弯曲断料装置的工作原理及主要机构的设计
• 2.1 反旋转弯曲断料装置的理论依据和工作原理
• 2.1.1 塑性材料复合型裂纹的断裂判据
• 2.1.2 反旋转弯曲断料装置的工作原理
• 2.1.3 反旋转弯曲断料疲劳载荷的形成
• 2.2 切槽机构的设计
• 2.2.1 切槽机构的工作原理
• 2.2.2 切槽机构的结构设计
• 2.3 弯扭机构的设计
• 2.3.1 弯扭机构的工作原理
• 2.3.2 弯扭机构的结构设计
• 第三章 反旋转弯曲断料装置的主要机构的实体建模
• 3.1 Pro/Engineer软件及其特点
• 3.2 零件设计的基本步骤及基本流程
• 3.3 切槽机构和弯扭机构中主要零件的几何建模
• 3.3.1 拉伸件模型的建立
• 3.3.2 旋转件模型的建立
• 3.3.3 轴类零件模型的建立
• 3.3.4 弹簧模型的建立
• 3.3.5 标准件模型的建立
• 3.4 虚拟装配
• 3.4.1 虚拟装配技术
• 3.4.2 装配的常用约束
• 3.4.3 切槽机构主轴系统的虚拟装配
• 3.4.4 弯扭机构的虚拟装配
• 3.4.5 装配体的爆炸视图
• 3.5 装配体的干涉检查
• 第四章 主要机构的工作过程仿真和结果分析
• 4.1 ADAMS软件概述
• 4.2 仿真前的准备工作
• 4.2.1 MECHANISM/Pro的设计流程
• 4.2.2 模型导入过程中还应注意的问题
• 4.2.3 ADAMS中还需添加的工作
• 4.3 切槽机构的工作过程仿真及结果分析
• 4.3.1 切槽机构的ADAMS模型仿真
• 4.3.2 仿真结果及结果分析
• 4.4 切槽机构主轴系统的平衡块的优化
• 4.4.1 ADAMS的优化仿真功能
• 4.4.2 ADAMS软件对平衡块的优化
• 4.5 弯扭机构的工作过程仿真及结果分析
• 4.5.1 弯扭机构的ADAMS模型仿真
• 4.5.2 仿真结果及结果分析
• 第五章 主要部件的力学分析和校核
• 5.1 切槽机构主轴系统的力学分析和校核
• 5.1.1 主轴的动力学模型
• 5.1.2 力矩阵{P}的确定
• 5.1.3 主轴的校核
• 5.2 弯扭机构关键部件的校核
• 5.2.1 确定最大倾覆力矩
• 5.2.2 螺栓组的校核
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读硕士学位期间所发表的论文