多连杆压力机模块化运动学性能分析

第33卷第6期Vol 133　No 1

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FORGING &S TAMPING TECHNOLOGY

2008年12月

Dec.2008

多连杆压力机模块化运动学性能分析

姚　健,周　微,郭为忠3

(上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室重大装备设计与控制工程研究所,上海200240)

摘要:机械压力机适用于薄板件拉深、成形、弯曲、冲裁等冷冲压工艺。进行多连杆压力机的杆系类型分析;基于杆组法建立其模块化性能分析方法;进行多连杆压力机的模块化运动学性能分析软件开发;基于所开发的模块化压力机性能分析软件,进行了对称六连杆肘杆压力机和对称八连杆肘杆伺服压力机的算例分析。研究为多连杆压力机的杆系设计提供了辅助分析工具。

关键词:多连杆压力机;杆系类型;模块化性能分析;软件开发

中图分类号:TG 305 文献标识码:A 文章编号:100023940(2008)0620111206

Modular analysis of kinematics performances for multi 2link mechanical presses

YAO Jian ,ZH OU Wei ,GU O Wei 2zhong

(State Key Laboratory of Mechanical System and Vibration ,Institute of Design and Control Engineering for

Heavy Equipments ,Shanghai Jiao Tong University ,shanghai 200240,China )

Abstract :Mechanical press is a machine tool suitable for cold stamping processes such as ,drawing ,forming ,ben 2ding ,punching ,etc.First ,the current press linkages were categorized.Then ,a modular performance analysis method was proposed based on the Assur πs groups ,based on which a modular program was constructed for the kine 2matic performance analysis of multi 2link mechanical presses.Finally ,two examples ,i 1e.,six 2link double 2knuckle press and eight 2link double 2knuckle servo press ,were given to illustrate the proposed method and program.The re 2search is helpf ul to the linkage design of multi 2link mechanical presses.

K eyw ords :multi 2link mechanical press ;type of press linkage ;modular performance analysis ;program development

收稿日期:2008203221;修订日期:2008208221

基金项目:国家863计划项目(2006AA04Z118);国家科技支撑计划(2006BA F02B09);上海交通大学PRP 项目(T02111013)作者简介:姚　健(1986-),男,学士,3通信作者:郭为忠电子信箱:wzguo @sjtu 1edu 1cn

1　引言

锻压机床作为工业基础装备的重要组成部分之

一,在航空航天、汽车制造、交通运输、冶金化工等重要工业部门得到广泛应用。近年来,以汽车为龙头的制造业的飞速发展,大大推动了我国冲压生产的进步。目前,欧、美、日等国企业如K o mat 2su 、A IDA [1]、NS K 、会田、小松等在在锻压机床研发和设计上处于领先水平。我国锻压机床研制水平与国际仍存在差距,近些年主流厂家济南第二机床厂、齐齐哈尔第二机床厂等紧跟世界冲压技术自动化的发展趋势,投入大量人力资金,取得了许多标志性成果。

机械压力机设计的一个核心问题是杆系的设计问题。本文针对多连杆压力机,从开发其性能分析

软件平台要求出发,分析了多连杆压力机的杆系类型,基于杆组法提出压力机的模块化性能分析方法,并在此基础上进行多连杆压力机性能分析软件的开发。该软件在核心模型和算法上具有可扩展性。

2　机械压力机的产品类型和杆系类型

分析

机械压力机有很多类型。国内外各大公司都开发了相关产品,如Amada 公司生产的2TP -EX 系列曲柄压力机、日本小松公司的H1F45型肘杆式压力机、青岛青锻锻压机械有限公司的J 55系列离合器式螺旋压力机[2]、济南二机床集团有限公司出口美国的闭式四点多连杆压力机、齐齐哈尔第二机床厂的闭式四点多连杆压力机[3]等(表1)。

从表1可看出,为获得工艺所要求的冲头滑块运动规律,机械压力机采用各种不同的机械传动机构以满足不同的工艺要求,常见的包括曲柄式、肘杆式、螺旋式和多连杆式等。本文将研究多连杆压力机的杆系分析和设计问题。为构建模块化、扩充性好的压力机性能分析方法和软件,需要对压力机的杆系类型进行适当分析。从机构学角度来看,常

用的多连杆压力机杆系有四杆、六杆、八杆以及十杆等类型,如表2所示[4]

。

在上述杆系类型分析基础上,根据颜氏创新技法[5],可以得到六杆、八杆等所有可能的、自由度为1的杆系构型[6](图1、2)。

3　基于杆组法的压力机杆系运动学性

能分析

多连杆压力机杆系类型众多,为构建模块化、扩展性好的多连杆压力机性能分析系统,需要从机构分析方法上引入模块化思想,避免不同机构间分析代码缺乏重用性的问题

。多连杆压力机杆系一般

图1　两种不同的六杆压力机机构构型

Fig 11　Two types of six 2link press configurations

为平面连杆机构,因此,本文将引入机构杆组法作

为多连杆压力机杆系运动和力性能的分析方法。

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