一種伺服壓力機拉深加工工藝軌跡的優化設計方法
2023-10-17 20:24:24
一種伺服壓力機拉深加工工藝軌跡的優化設計方法
【專利摘要】本發明公開了一種伺服壓力機拉深加工軌跡的優化設計方法，包括以下步驟：利用傅立葉級數理論，建立描述伺服壓力機滑塊運動軌跡的通用數學模型；利用伺服電機加減速的特性，建立伺服壓力機拉深加工工藝模式；基於五次多項式建立曲柄加減速數學模型；選取優化設計變量，建立壓力機、伺服電機和傳輸機械手運行時所需滿足的各種約束條件；建立優化目標函數；得到最小衝壓周期的伺服壓力機拉深加工工藝軌跡。本發明採用傅立葉級數理論高精度構建伺服壓力機傳動機構的通用數學模型，適用於任何傳動機構構型和不同機構尺寸，通用性強。本發明採用複合形優化算法以及將約束條件分類處理的計算方法，優化計算效率高，能夠滿足工程實時性要求。
【專利說明】一種伺服壓力機拉深加工工藝軌跡的優化設計方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於伺服壓力機應用【技術領域】，涉及一種伺服壓力機衝壓加工工藝軌跡設計方法，尤其涉及一種伺服壓力機拉深加工工藝軌跡的優化設計方法。
【背景技術】
[0002]伺服壓力機代表著當前壓力機領域發展的技術前沿和最新水平。與傳統機械壓力機相比，伺服壓力機最突出的優勢就是可根據零件衝壓成形工藝要求設定伺服壓力機滑塊運動軌跡，極大地提高了壓力機的工作性能和工藝適應性。採用伺服壓力機加工零件，一方面可通過降低工作區域的滑塊速度來提高零件的成形質量；另一方面又通過提高非工作區域的滑塊速度來降低壓力機的運行周期，達到提高衝壓生產節拍的目的。因而，越來越多的汽車製造廠傾向於採用伺服壓力機來代替傳統機械壓力機，以提高汽車覆蓋件的衝壓加工能力和技術水平。
[0003]當在伺服壓力機上拉深加工零件時，需要對伺服壓力機拉深加工工藝軌跡進行優化設計，其目的是在滿足拉深工藝要求的基礎上，通過優化設計得到最大衝壓生產節拍。目前，國內伺服壓力機研發還處於起步階段，雖然已成功開發出大型伺服壓力機樣機，但是伺服壓力機拉深加工工藝軌跡優化設計程序主要由國外電氣供應商提供，國內在拉深加工工藝軌跡優化設計技術方面還處於空白，嚴重製約了我國伺服壓力機的發展。
[0004]一種典型的伺服壓力機拉深加工工藝軌跡優化設計方法如下:
[0005]1.根據伺服壓力機傳動機構構型和機構參數，建立描述滑塊運動軌跡的正解和反解數學模型。
[0006]2.建立伺服壓力機、伺服電機和傳輸機械手運行時所需滿足的各種約束條件，以衝壓生產節拍最大化為優化目標，建立滿足多個約束條件的伺服壓力機拉深加工工藝軌跡優化設計模型。
[0007]3.根據拉深零件特點，設置拉深成形控制參數，包括拉深高度、開始拉深時滑塊速度、拔模高度、拔模結束時滑塊速度參數，同時設置機械手傳輸工藝所需的安全空間高度，包括前置機械手傳送坯料所需的安全空間高度和後置機械手取出拉深零件所需的安全空間高度等參數。採用優化算法求解，獲得最大衝壓生產節拍下的伺服壓力機拉深加工工藝軌跡。
[0008]4.校核優化計算出的拉深加工工藝軌跡留給機械手傳輸時間是否滿足實際要求，當機械手傳輸所需實際時間大於工藝軌跡所能提供的時間時，需對優化計算出的工藝軌跡進行偏置，使得該工藝軌跡能夠滿足機械手傳輸時間要求。
[0009]在上述方法中，當伺服壓力機傳動機構構型或機構尺寸改變時，均需重新建立傳動機構的正解和反解數學模型，使得開發的優化設計模型不具有通用性。另外，上述優化設計方法沒有將機械手完成傳輸過程所需要的時間作為約束條件，為滿足機械手傳輸時間要求，需對優化計算出的工藝軌跡進行偏置，該偏置操作降低了工藝軌跡的加減速性能，未能充分發揮伺服電機的性能，使得衝壓周期時間加長，在一定程度上降低了伺服壓力機的衝壓生產節拍。
【發明內容】
[0010]為解決現有技術存在的上述問題，本發明提供一種伺服壓力機拉深加工工藝軌跡的優化設計方法，解決當傳動機構構型或機構尺寸改變時需重新建立其正解和反解數學模型，通用性差，以及為滿足機械手傳輸時間要求需偏置工藝軌跡導致衝壓生產節拍降低的問題。
[0011]為了實現上述目的，本發明的技術方案如下:一種伺服壓力機拉深加工軌跡的優化設計方法，包括以下步驟:
[0012]A、利用傅立葉級數理論，建立描述伺服壓力機滑塊運動軌跡的通用數學模型；具體包括如下步驟:
[0013]Al、根據伺服壓力機傳動機構構型和機構尺寸，利用ADAMS (美國MSC公司的機械系統動力學分析軟體)建立伺服壓力機傳動機構運動學分析模型，獲得伺服壓力機曲柄一個旋轉周期內曲柄轉角Θ i和滑塊位移h數據，i = 0,1,2,..., 360，即將曲柄旋轉一周分成360個等份；所述的ADAMS是美國MSC公司的機械系統動力學分析軟體的簡稱；
[0014]A2、根據傅立葉級數理論，將伺服壓力機滑塊運動軌跡h( Θ J描述為以曲柄轉角QiS自變量，周期為[0，360° ]的傅立葉展開式，見式(1)，計算滑塊運動軌跡的角度間隔δ，給定初始擬合精度ε = 0.0001，精度增加係數c = 10,最大諧波次數Nmax = 100,令N=1 ;
【權利要求】
1.一種伺服壓力機拉深加工軌跡的優化設計方法，其特徵在於:包括以下步驟: A、利用傅立葉級數理論，建立描述伺服壓力機滑塊運動軌跡的通用數學模型；具體包括如下步驟: Al、根據伺服壓力機傳動機構構型和機構尺寸，利用ADAMS (美國MSC公司的機械系統動力學分析軟體)建立伺服壓力機傳動機構運動學分析模型，獲得伺服壓力機曲柄一個旋轉周期內曲柄轉角Θ i和滑塊位移Iii數據，i = O, 1,2,..., 360，即將曲柄旋轉一周分成360個等份；所述的ADAMS是美國MSC公司的機械系統動力學分析軟體的簡稱； A2、根據傅立葉級數理論，將伺服壓力機滑塊運動軌跡h( Θ J描述為以曲柄轉角為自變量，周期為[0，360° ]的傅立葉展開式，見式(1)，計算滑塊運動軌跡的角度間隔δ，給定初始擬合精度ε = 0.0001，精度增加係數c = 10，最大諧波次數Nmax = 100，令N = I ；
【文檔編號】G06F17/50GK103678829SQ201310752177
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月31日 優先權日:2013年12月31日
【發明者】李建, 宋清玉, 殷文齊, 王建新 申請人:一重集團大連設計研究院有限公司, 中國第一重型機械股份公司