钣金模具自动出模装置的设计与优化研究

作     者：谈佳乐 

作者单位：湘潭大学 

学位级别：硕士

导师姓名：聂松辉

授予年度：2022年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：升降机构 出模机构 方案设计 尺度综合 凸轮曲线 优化设计 

摘      要：当前我国金属成形行业发展迅速,其中钣金制造行业尤为突出,随着国民生活水平的提高以及我国工业化体系的完善,我国对于钣金件的需求也越来越大,我国多数钣金工厂对于钣金件的生产,基本上实现了自动化流水作业。但就钣金折弯工序中更换折弯模具这块仍然采用传统人力更换模式,不仅费时费力,还需要消耗大量的劳动成本。针对以上问题,论文旨在设计一种能对钣金折弯模具进行自动选型、存取的折弯模具架,论文以钣金折弯模具自动取模装置为研究对象,从整体方案设计、关键机构尺度综合、以及对关键机构的运动学仿真和优化等方面进行了较深入的研究。主要完成了如下研究工作:确定了钣金折弯模具自动取模装置的总功能,并将总功能分解成旋转、升降、出模与回位四个分功能;结合概念设计方法,对钣金折弯模具自动取模装置的功能进行了抽象化处理,采用形态学矩阵法,得到了多种可行的设计方案,并运用加权计分法对设计方案进行了综合评价,获得了最优的设计方案,并对其升降机构与出模机构的工作原理进行了分析。分析了升降机构中平面六杆机构的运动链构型,对该机构进行合理拆分,得到了两个首尾相连的曲柄连杆机构与双滑块机构;采用刚体导引法,结合位移约束方程对拆分后的曲柄滑块机构与双滑块机构进行了尺度综合,得到了两机构中连杆的长度。分析了在四种加速度运动规律下出模凸轮动件的位移、速度与加速度,确定了正弦加速度曲线作为出模凸轮机构从动件运动规律,推导了出模凸轮轮廓曲线方程;建立了钣金折弯模具自动取模装置的Creo三维模型,并将简化后的出模机构导入到Adams软件中进行了运动学仿真分析,为后续的机构优化提供了依据。对修正正弦加速度运动规律通式进行了推导,获得了采用三段修正正弦曲线运动规律时,出模凸轮的推程和回程段的位移方程,并对修正后的出模凸轮运动特性曲线进行了分析;基于修正的正弦运动规律,对出模凸轮建立了优化模型,并利用MATLAB的遗传算法工具箱进行了优化,得到了优化后出模凸轮的运动位移方程;优化结果表明:优化后从动件的最大速度与最大加速峰值得到显著减小,且优化后从动件最大跃度值保持在一个合理范围。