十桿雙動拉延式壓力機(jī)的參數(shù)化設(shè)計(jì)和運(yùn)動仿真分析

摘 要：主要研究了基于Visual Basic 6.0的十桿雙動拉延式壓力機(jī)的運(yùn)動分析軟件的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了十桿雙動拉延式壓力機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)化，并且能夠進(jìn)行運(yùn)動仿真。同時通過運(yùn)動仿真實(shí)時生成內(nèi)、外滑塊的運(yùn)動特性曲線，讓我們能夠直觀的看出所設(shè)置的參數(shù)的優(yōu)劣。

關(guān)鍵詞：參數(shù)化設(shè)計(jì)；運(yùn)動仿真；壓力機(jī)

0 前言

雙動壓力機(jī)主要用來拉延形狀較為復(fù)雜的零件，這種壓力機(jī)的主要特點(diǎn)是具有兩個滑塊。外滑塊用于壓邊，內(nèi)滑塊用于拉延，在壓緊角內(nèi)，最理想的狀態(tài)是外滑塊不動，但是該機(jī)構(gòu)的外滑塊不可避免的有微小的波動。拉延工藝要求外滑塊的波動量為0.03～0.05毫米，像外滑塊傳動機(jī)構(gòu)這樣復(fù)雜而要求較高的機(jī)構(gòu)，僅靠人的經(jīng)驗(yàn)，用傳統(tǒng)的作圖方法來確定是很困難的，往往使得外滑塊的波動量達(dá)不到拉延工藝的要求。應(yīng)此，就必須研究新的方法來改善現(xiàn)代壓力機(jī)的工藝水平?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展剛好能很好的解決這個問題。利用Visual Basic6.0開發(fā)出了一種軟件，來分析壓力機(jī)的運(yùn)動規(guī)律和特性，把壓力機(jī)的桿長等參數(shù)設(shè)為變量并且允許使用者自行根據(jù)需要修改，實(shí)現(xiàn)了十桿雙動拉延式壓力機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)化，并且能夠進(jìn)行運(yùn)動仿真。同時通過運(yùn)動仿真實(shí)時生成內(nèi)、外滑塊的運(yùn)動特性曲線，讓我們能夠直觀的看出所設(shè)置的參數(shù)的優(yōu)劣。對于壓力機(jī)的研究和開發(fā)必定起到很好的幫助作用。

1 對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析

我們很快就能發(fā)現(xiàn)壓力機(jī)機(jī)構(gòu)由3個四桿機(jī)構(gòu)、1個五桿機(jī)構(gòu)以及2個曲柄滑塊機(jī)構(gòu)等六個連桿回路組成。其中，3個四桿機(jī)構(gòu)分別是OABC回路、CDEF回路、FGHO回路；五桿機(jī)構(gòu)是FGnHnAO回路；2個曲柄滑塊機(jī)構(gòu)分別是OMN回路和OAHnMn回路。

結(jié)合上面的分析，本文利用矢量解析法，分別對組成此十桿雙動壓力機(jī)的每個回路進(jìn)行分析。建立位移、速度和加速度的矢量方程。確定求解十桿壓力機(jī)各個鉸鏈點(diǎn)坐標(biāo)的公式 ，內(nèi)外滑塊位移、速度、加速度計(jì)算公式，以及各桿的角位移、角速度和角加速度的計(jì)算公式。

2 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)

本軟件包含兩個模塊：運(yùn)動分析主模塊和參數(shù)設(shè)置模塊。

在總體規(guī)劃階段，設(shè)計(jì)了如下幾個關(guān)鍵子過程：

①計(jì)算子過程——Sub calculate()，用來計(jì)算運(yùn)動分析過程中要用到的一些參數(shù)，任意時刻各個鉸鏈點(diǎn)的軌跡坐標(biāo)，桿的角速度和角加速度，內(nèi)滑塊的位移、速度和加速度，外滑塊的位移、速度和加速度等等。

②運(yùn)動仿真演示的顯示子過程——Sub Show1()，通過一個定時器利用基本畫圖語句line，circle等把任意時刻的壓力機(jī)機(jī)構(gòu)簡圖畫出來，在圖片控件PictureBox1中顯示。

④數(shù)據(jù)結(jié)果顯示子過程——Sub DataShow()，把任意時刻的數(shù)據(jù)結(jié)果顯示在表格控件MSFlexGrid中。

⑤數(shù)據(jù)結(jié)果繪圖子過程——Sub Show2()，把任意時刻的數(shù)據(jù)結(jié)果顯示在圖片框PictureBox2中。

⑥保存子過程——Sub SaveToWord()，把所有的數(shù)據(jù)結(jié)果保存到Word文檔中去。

3 參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)例與結(jié)果分析

默認(rèn)參數(shù)條件下，驅(qū)動桿OA長13mm（這里的參數(shù)不是壓力機(jī)實(shí)際長度，只是機(jī)構(gòu)簡圖里面OA桿的尺寸），其內(nèi)外滑塊的位移曲線。

在參數(shù)設(shè)置界面里面設(shè)置OA為10mm之后的內(nèi)外滑塊的位移。

通過比較很容易看出來，如果設(shè)置OA桿長為10mm外滑塊在壓緊的時候波動量較小，工藝特性較好。

當(dāng)然這只是改動了一個參數(shù)而已，從這個小例子就可以看出來借助本軟件進(jìn)行十桿雙動拉延式壓力機(jī)的參數(shù)化設(shè)計(jì)是相當(dāng)方便的。

4 結(jié)論

利用Visual Basic 6.0開發(fā)的十桿雙動拉延式壓力機(jī)的輔助設(shè)計(jì)軟件不僅能夠動態(tài)地為我們演示此復(fù)雜機(jī)構(gòu)的運(yùn)動情況，而且可以允許我們在參數(shù)設(shè)置界面里面修改壓力機(jī)的尺寸參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

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[3]曹惟慶．連桿機(jī)構(gòu)的分析與綜合[M]．北京：科學(xué)出版社，2002.