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1、学校代号： 学号： 密级： 兰州理工大学硕士学位论文 塑性材料交变弯折机构设计及 虚拟样机开发 五丑 ，上 U 一 一 n I 丝 一 b I 盟L 一Z一左一妻 D e s i g na n dV h - t u a lD e v e l o p m e n to f A l t e r n a t i n gB e n dM a c h i n e f o rP l a s t i cM a t e r i a l b y R u a n G u o - ji n g B E ( L a n z h o uU n i v e r s i t yo fT e c h n o l o g y
2、) 2 0 0 8 At h e s i ss u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e R e q u i r e m e n t sf o r t h ed e g r e eo f M a s t e ro f E n g i n e e r i n g M e c h a n i c a lM a n u f a c t u r i n ga n dA u t o m a t i z a t i o n I nt h e G r a d u a t eS c h o o l o f L a n z h
3、o uU n i v e r s i t yo f T e c h n o l o g y S u p e r v i s o r J u n e ，2 0 1 1 兰州理工大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其 它个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果 由本人承担。 作者签名：伉固筠 日期：列年多月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留
4、、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容 编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇 编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中 国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。 作者签名：倪J 匀筠 导师签名：磊布唠 笏。p。名 日期：列年多月多日 日期：z o ，年月多日 兰州理工大学硕士学位论文 目录 l i |录i 摘要I A b s t r a c t I I 插图索引一 第1 章绪论l 1 1 课题的来源、
5、意义1 1 1 1 课题的来源1 1 1 2 课题的意义1 1 2 断料机构国内外研究现状l 1 2 1 关于应力断料1 1 2 2 传统下料方法概述2 1 2 3 新型断料设备的发展现状4 1 3 虚拟样机技术综述6 1 3 1 虚拟样机的概念6 1 3 2 虚拟样机的发展概况7 1 4 课题研究目标、研究内容9 1 4 1 研究目标9 1 4 2 研究内容9 1 5 课题研究方法、技术路线一1 0 1 5 1 研究方法1O 1 5 2 技术路线1 0 1 6 本章小结1 0 第二章塑性材料交变弯折机构的工作原理及结构设计1 1 2 1 交变弯折机构的理论依据1 l 2 1 1 塑性材料复合
6、型裂纹的断裂判据1 1 2 1 2 塑性材料的断裂机理1 2 2 1 3 几种棒料断裂模型1 3 2 2 交变弯折机构的工作原理及结构设计。1 5 2 2 1 交变弯折机构的工作原理15 2 2 2 交变弯折机构切口部分设计16 2 2 3 交变弯折机构弯折部分设计l9 2 3 本章小结2 2 第3 章塑性材料交变弯折机构的实体建模一2 3 3 1P r o E n g i n e e r 软件及其特点2 3 3 2 零件设计的基本步骤及基本流程2 3 3 3 交变弯折断料机构主要零件的建模2 5 3 3 1 拉伸件模型的建立2 5 3 3 2 旋转件模型的建立2 5 3 3 3 轴类模型的建
7、立2 6 3 3 4 标准件模型的建立2 6 塑性材料交变弯折机构设计及虚拟样机开发 3 4 虚拟装配2 7 3 4 1 虚拟装配技术2 8 3 4 2 虚拟装配中常用到的约束2 9 3 4 3 切口机构主轴系统的虚拟装配3 l 3 4 4 交变弯折机构的虚拟装配3 2 3 5 装配体的干涉检查3 5 3 6 本章小结3 5 第4 章交变弯折机构的工作过程仿真及结果分析3 6 4 1 实体模型转化为仿真模型一3 6 4 1 1 机构模型转化的必要性3 6 4 1 2A D A M S 软件概述3 6 4 1 - 3 模型转化方法3 7 4 1 4 模型转化中应注意的问题3 8 4 2 仿真前的
8、准备工作一3 9 4 2 1 仿真模型的建立3 9 4 2 2A D A M S 中还需添加的工作4 0 4 3 交变弯折机构仿真分析一4 l 4 3 1 切口机构的工作过程及仿真分析4 2 4 3 2 切口机构中偏心距的优化分析4 5 4 3 3 弯折机构的工作过程及仿真分析4 8 4 4 本章小结5 0 第5 章交变弯折断料机构静动态特性分析5 2 5 1 切口机构主轴静力学分析一5 2 5 1 1 主轴静力学分析5 2 5 1 2 主轴结构有限元分析模型5 2 5 2 切口机构主轴动力学分析5 4 5 2 1 主轴结构动力学分析5 4 5 2 2 主轴模态分析5 5 5 - 3 主轴发热
9、及温升分析5 8 5 3 1 热分析模型的建立5 8 5 3 2 主轴发热量和温度场分析5 9 5 4 本章小结6 0 第6 章总结和展望。6 2 参考文献6 3 致 射6 7 附录A 攻读硕士学位期间所发表的论文6 8 兰州理工大学硕士学位论文 摘要 在甘肃省人才工程项目和兰州理工大学特色学术梯队及特色研究方向基金资 助下，开展了针对塑性材料交变弯折机构的虚拟开发，开发了一种新型断料虚拟 装置。 本课题从应力断料出发，以裂纹技术为基础，研究交变弯折断料的基础理论 和断裂机制，对交变弯折装置的主要机构完成了初步设计后，进行切口机构和弯 折机构的建模和仿真。主要完成的工作和取得的结果： 分析了几
10、种常见的下料断裂模型，比较它们的特征、实施方法和适用范围， 指出其存在的问题，在此基础上，提出一种针对塑性棒料在夹紧不旋转情况下的 断料方法交变弯折断料，并研究了交变弯折断料的的基础理论和工作原理。 依据前面的分析理论，进行交变弯折机构断料装置的主要机构切口机构、 弯折机构的结构设计。采用P r o E 建模软件，完成零件虚拟建模和虚拟装配，并 进行干涉检查，修正了设计中的缺陷。 通过将P r o E 模型转化为抛物面后成功转入到动力学仿真软件A D A M S 平台中， 对所设计的机构进行运动学和动力学的仿真分析，验证机构运动原理及运动功能 完整性，并以速度、加速度及受力情况等曲线形式将设计参数表达出来。另外还 对影响扭转驱动力的曲柄滑块的偏心距进行了仿真优化。 最后，建立了弹性体动力学分析模型，采用有限元法对主轴结构进行静态分 析，并对影响动态性能的结构运用模态综合技术进行了固有振动特性分析，得到 主轴的静态刚度及固有振型的各阶频率，并且建立了主轴的热力学模型，然后利 用有限元法计算主轴的发热温度场，通过分析结果提出对主轴箱部分的
