基于可重構(gòu)的輪輞壓窩沖孔機(jī)的研究.pdf

1、隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,作為重要交通休閑工具的摩托車正向美觀、豪華、舒適方向發(fā)展。而輪輞作為摩托車的重要組成部分,則呈現(xiàn)出系列化和個(gè)性化的特點(diǎn)。對(duì)于輪輞輻條孔的加工,國(guó)內(nèi)外普遍采用輕型沖床加工和剛性自動(dòng)加工兩種方式。前者產(chǎn)品適應(yīng)性好,但存在生產(chǎn)效率低、加工精度差、廢品率高等缺點(diǎn);后者雖然克服了前者的不足,但又存在加工產(chǎn)品單一、系列設(shè)備投資大等缺點(diǎn)?？煞裱兄瞥黾婢叨邇?yōu)點(diǎn)同時(shí)又彌補(bǔ)二者缺點(diǎn)的輪輞加工“通機(jī)”?這是市場(chǎng)的強(qiáng)烈

2、要求!為此,重慶市機(jī)電設(shè)計(jì)研究院立項(xiàng)進(jìn)行開發(fā),并得到了科技部技術(shù)創(chuàng)新基金的無(wú)償資助(立項(xiàng)代碼:01C26215110225)。本文在借鑒國(guó)外同類設(shè)備的先進(jìn)技術(shù)、參考重慶市機(jī)電設(shè)計(jì)研究院研制的剛性輪輞自動(dòng)壓窩沖孔機(jī)基本原理和三腔活塞復(fù)合油缸專利技術(shù)(專利號(hào)ZL00245062.3)的基礎(chǔ)上,針對(duì)摩托車輪輞系列產(chǎn)品的成組特性,應(yīng)用可重構(gòu)技術(shù)的基本內(nèi)涵,在設(shè)計(jì)思路、總體布局、機(jī)械結(jié)構(gòu)、自動(dòng)控制等方面實(shí)施創(chuàng)新,成功研制可重構(gòu)輪輞壓窩沖孔機(jī)。在此

3、基礎(chǔ)上,對(duì)可重構(gòu)策略、多級(jí)重構(gòu)機(jī)理及可重構(gòu)機(jī)床的內(nèi)涵進(jìn)行了比較深入的研究,發(fā)明了不對(duì)稱齒形鏈結(jié)構(gòu)及其傳動(dòng),應(yīng)用自動(dòng)控制理論、有限元計(jì)算分析和基于PID的液壓控制系統(tǒng)仿真技術(shù)對(duì)壓窩沖孔工作頭及其控制系統(tǒng)進(jìn)行了理論研究,制造樣機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究并投放市場(chǎng)試生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)近五年的研究,取得了具有一定理論內(nèi)涵和市場(chǎng)價(jià)值的研究成果。①通過(guò)對(duì)輪輞產(chǎn)品的材質(zhì)、規(guī)格、編網(wǎng)要求、窩孔尺寸和窩孔組制等系列化參數(shù)的分析及實(shí)驗(yàn)表明,輪輞產(chǎn)品族具有較好的可重構(gòu)特性,根據(jù)

4、可重構(gòu)技術(shù)的基本內(nèi)涵,可據(jù)此進(jìn)行輪輞壓窩沖孔機(jī)的可重構(gòu)策略研究和樣機(jī)研制。②提出了多級(jí)重構(gòu)金字塔模型,并將無(wú)級(jí)調(diào)整納入可重構(gòu)范疇,豐富了可重構(gòu)技術(shù)內(nèi)涵。據(jù)此成功制定輪輞壓窩沖孔機(jī)的可重構(gòu)策略:基于輪輞切向角、俯仰角及偏移量等編網(wǎng)參數(shù)的無(wú)極系列化,應(yīng)用調(diào)整重構(gòu)策略;基于輪輞規(guī)格和窩孔尺寸的有極系列化,應(yīng)用更換重構(gòu)策略;基于輪輞輻條窩孔組制的系列化和氣門芯孔的加工,應(yīng)用集成重構(gòu)策略;基于輪輞材質(zhì)的系列化,應(yīng)用創(chuàng)新重構(gòu)策略;基于上述系列化參數(shù)

5、的有序組合,梯次應(yīng)用調(diào)整重構(gòu)、更換重構(gòu)、集成重構(gòu)和創(chuàng)新重構(gòu)策略。③根據(jù)可重構(gòu)策略創(chuàng)新設(shè)計(jì)輪輞壓窩沖孔機(jī)的三級(jí)可重構(gòu)結(jié)構(gòu)。總體布局可根據(jù)輪輞輻條窩孔組制和氣門芯孔的加工要求進(jìn)行一級(jí)重構(gòu),壓沖組件模塊可根據(jù)輪輞規(guī)格和編網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行二級(jí)重構(gòu),壓沖工作頭模塊可根據(jù)窩孔尺寸進(jìn)行三級(jí)重構(gòu),對(duì)于輪輞材質(zhì)的變化則可通過(guò)重構(gòu)壓窩沖孔軟件模塊予以滿足。研究和實(shí)踐證明,該三級(jí)可重構(gòu)結(jié)構(gòu)可滿足輪輞國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13202—1997的所有規(guī)格的輻條孔加工,對(duì)于市

6、場(chǎng)用戶的特殊要求只要符合可重構(gòu)策略也可滿足其加工。④針對(duì)升降系統(tǒng)因移動(dòng)系重量而導(dǎo)致的升降不均衡負(fù)荷且頻繁啟動(dòng)的特殊工況,發(fā)明了不對(duì)稱齒形鏈傳動(dòng)(專利號(hào)ZL00132060.2),緩解了嚙合沖擊,提高了抗力學(xué)爬高能力,降低了跳齒程度,延長(zhǎng)了使用壽命,提高了傳動(dòng)效率。不對(duì)稱齒形鏈傳動(dòng)在主傳動(dòng)方向(上升)具有更優(yōu)越的傳動(dòng)性能,同時(shí)在副傳動(dòng)方向(下降)同樣具有滾子傳動(dòng)鏈的基本性能。⑤通過(guò)對(duì)壓窩沖孔工作頭建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行有限元數(shù)值分析,并進(jìn)行試驗(yàn)

7、模態(tài)計(jì)算,求出了固有頻率及其在固有頻率下的振型。應(yīng)用AMESim液壓仿真軟件對(duì)液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行建模和運(yùn)動(dòng)仿真,分析其動(dòng)態(tài)特性。對(duì)比分析表明:有限元模態(tài)計(jì)算和試驗(yàn)?zāi)B(tài)得到的固有頻率基本一致,其誤差不超過(guò)5％,驗(yàn)證了有限元模態(tài)計(jì)算和試驗(yàn)?zāi)B(tài)計(jì)算的準(zhǔn)確性,進(jìn)一步說(shuō)明了壓窩沖孔工作頭具有較好的沖擊穩(wěn)定性。⑥研制可重構(gòu)輪輞壓窩沖孔機(jī)樣機(jī)二臺(tái)投放市場(chǎng),對(duì)不同材質(zhì)、不同規(guī)格、不同編網(wǎng)參數(shù)和不同窩孔尺寸的輪輞產(chǎn)品族進(jìn)行中小批量生產(chǎn)。結(jié)果表明:樣機(jī)完全適

8、應(yīng)現(xiàn)有輪輞系列化的柔性加工要求,重構(gòu)可靠,穩(wěn)定性好,產(chǎn)品精度高。目前,可重構(gòu)機(jī)床研究尚處于開始階段,整個(gè)研究工作還沒(méi)有形成完整的體系,研究的深入程度不夠,理論突破也有限。本文項(xiàng)目雖謂之可重構(gòu)輪輞壓窩沖孔機(jī),但離真正的可重構(gòu)機(jī)床尚有一定差距,一些關(guān)鍵技術(shù)尚不成熟,如可重構(gòu)策略標(biāo)準(zhǔn)、模塊化機(jī)床結(jié)構(gòu)、模塊化控制器及軟件、重構(gòu)效率與重構(gòu)成本等,尚待深入研究。但無(wú)論如何,可重構(gòu)輪輞壓窩沖孔機(jī)的成功研制,滿足了輪輞產(chǎn)品族中/小批量混流生產(chǎn)要求,具備