DCJ-2型锻造操作机气缸改进研究

在大型锻件生产过程中,本文针对两吨锻造操作机钳口夹紧系统的气缸活塞密封圈泄压严重,使得钳口夹紧时夹紧力不足的现象,导致设备无法正常工作。通过改变两吨操作机气缸密封结构,调整活塞杆和活塞等尺寸,来增加气缸与活塞的密封性和钳口张开尺寸。通过改造,消除了操作机气缸的泄压问题,保证了设备正常工作,取得了很好的效果。     

锻造操作机钳口夹紧力和夹紧缸能力的计算

在锻造操作机设计中，钳口夹紧力和夹紧缸能力的计算是首要的和关键的问题，它的分析、计算、选择是否正确，对操作机整体设计至关重要。     

一种锻造操作机的钳头夹紧旋转机构

一种锻造操作机的钳头夹紧旋转机构燕山大学（０６６００４）陈锦江鹿玲富裕林业机械厂（１６１２００）刘坤涛１前言锻造操作机上的钳头夹紧旋转机构由钳口夹紧机构和钳杆旋转机构两部份组成，用于实现钳口松紧动作和钳杆旋转动作，是体现操作机功能的主体部分，其结构形...     

自由锻造操作机的改进

日前国内各厂使用的锻造操作机,一般生产轴类件比较理想,对生产盘类锻件就不太方便,需要人工辅助,生产效率低。为了解决利用现有操作机在自由锻锤上锻制盘类等锻件的机械化问题,我们将操作机钳口的径向旋转改为轴向旋转做了试验,并获得成功。我们的做法是:将操作机的钳口部分作了改进,安装一个辅助装置(见     

锻造操作机钳口的结构优化设计

建立锻造操作机带有凸齿结构的钳口有限元模型,在钳口与工件的接触区域添加位移约束,经静力分析得到钳口的应力结果。在不影响钳口夹持性能的条件下,选取恰当优化变量,对钳口进行钳口质量最小、应力不超过许用应力为优化目标的结构优化,减轻重量18.3%。     

锻造操作机夹持机构优化设计

锻造操作机的发展水平是影响重大装备制造业发展的一个重要因素。而夹钳机构作为锻造操作机的重要组成部分,它设计的好坏直接影响到整个锻造操作机的使用性能。针对锻造操作机的夹钳机构进行研究,进行了夹持机构的钳口设计以及运动学和静力学分析,考虑传动角和结构设计等约束条件,以更优的力传递效率为目标,通过遗传算法对夹钳机构进行优化设计。设计结果表明,优化后的夹钳机构在满足性能需求的同时,力的传递效率显著提升,同时结构更加紧凑。     

锻造操作机夹持机构的优化分析

通过对锻造操作机夹持机构工作原理进行分析,机构类型采用压杆式夹持机构。对锻造操作机夹持机构进行运动学分析,得出主运动机构中关键点之间的几何关系,并且理论计算得到钳口处夹紧力与输出力的杠杆比。为了验证模型的正确性,通过PROE软件建模,将三维模型导入ADAMS软件中,把ADAMD中计算出的杠杆比与理论计算得到的杠杆比进行比较分析。简化机构模型,对机构进行参数化设计和优化设计,找出影响杠杆比的主要因素。试验结果表明,优化后的钳口夹持力比原来增加了34.8%,钳口夹紧力随着工件直径变化分配更加合理,实现了夹持机构平稳、准确、安全运行。     

径锻机钳杆制造的工艺研究

径向锻造操作机,既是快锻液压机组中的重要辅助装备之一,也是一种极端载荷条件下特殊的工业载运设备。钳杆夹持机构是实现操作机夹持工件的重要装置,它将夹紧缸产生的作用力传递到钳口位置来夹持工件。作为锻造操作机夹持工件的执行元件,是决定操作机承载能力、工作稳定性及安全性的关键部件之一。重点研究钳杆制造的相关工艺,探索钳杆加工的最佳方法。通过课题研究,为钳杆的生产制造提供了一种有效的经验。     

MM-200型摩擦磨损试验机数据采集系统的设计

考虑到锻造操作机钳口与热工件间的摩擦因数是夹持力计算与钳杆装置设计的一项重要参数,需对变温条件下两材料间的摩擦因数进行测量。因此对MM-200摩擦磨损试验机进行数字化改进,并基于VB程序设计了数据采集系统。该采集系统能够实现摩擦因数随试样块温度变化的实时测量,提高了摩擦因数的测试精度,填补了变温情况下摩擦因数的研究空白,为锻造操作机钳口材料的选定及夹持力的计算提供了一个良好的数据支撑平台,具有很好的推广应用价值。     

近恒力输出的锻造操作机夹持装置研究

为充分发挥锻造操作机的夹持能力,有效分析操作机夹持装置的结构特点,通过研究操作机夹持轴类零件和饼环类零件的典型应用工况,分析钳口销轴中心距对操作机所需夹持力的影响和操作机夹持装置应满足的条件,明确了操作机夹持装置近恒力输出的必要性。综合考虑夹持装置对操作机其他部件的影响,确定了夹持装置的整体结构。根据夹持装置的结构特点,研究夹持装置的传力比,分析夹持装置的关键参数和确定方法,阐述近恒力输出夹持装置的设计思路。根据近恒力输出夹持装置的研究思路,理论计算300 kN和600 kN操作机的近恒力夹持机构,对原机构和近恒力输出机构进行比较分析,确定了研究成果的可行性,为锻造操作机夹持装置的结构设计和理论研究提供了条件。     

锻造操作机夹持机构的设计

通过分析锻造操作机夹持机构的典型工况,以钳口处于两个极限夹持位置时机构的力传递效率相同为依据,结合夹持机构的关键结构参数,利用解析几何法建立了机构的平面坐标系,根据机构自身结构特点及几何关系推导了确定夹持机构的方程式。使机构处于两个极限位置时输出力相同且最大,提高了操作机夹持机构的效率及夹持能力。理论计算了300 kN夹持机构的关键结构参数,验证了研究思路的可行性,为锻造操作机夹持机构的研究及设计提供了参考。     

锻造操作机的可视化刚体动力学仿真

在分析锻造操作机工作原理的基础上,采用ADAMS软件平台,建立锻造操作机的可视化三维数字化模型.考虑锻造操作机自重和外负载影响,对操作机各个部件施加相应的约束和载荷,然后进行多刚体系统的动力学三维可视化仿真,得到了典型工况运动过程中操作机受力的变化情况,并对极限载荷情况进行分析.仿真结果为锻造操作机的零部件合理设计提供了参考依据.     

重载锻造操作机夹持力研究

对重载锻造操作机夹持力计算的重要性和困难性进行分析,指出钳口表面有别于一般意义上的机械手夹持面。并将夹持装置钳口与锻件接触面之间简化为钳口凸齿与锻件挤压槽的作用,提出一种夹持力计算的思路。根据使用工况,将钳口工作分为夹紧状态和夹持状态,阐述两种状态的工作特点和作用,建立工件夹持状态下的受力模型,计算夹持状态下钳口在水平和垂直两个位置时的夹持力。用放大系数修正后的夹持力确定钳杆夹紧液压缸输出力,实现夹紧状态时钳口与工件之间形成充分的凹凸齿作用,以保证钳口夹持状态时能够输出最大夹持力矩。结合钳口与工件接触表面的结构特点和作用,提出钳口凸齿设计的思路和原则。实例计算和虚拟样机仿真证明计算结果有效。     

平行连杆式锻造操作机吊挂系统结构设计试验

平行连杆式锻造操作机吊挂系统是实现锻造操作机工艺动作和承受外部载荷的主要部分,其结构的合理性直接影响操作机运动的准确性。首先根据锻造操作机运动和吊挂系统结构的特点,将其简化为二维平面结构模型,然后将锻造操作机吊挂系统结构分为提升机构、俯仰机构、缓冲机构,逐个分析了操作机吊挂系统的运动过程及影响结构设计的因素,明确了设计操作机吊挂系统结构的关键参数,并对关键参数的确定提供了设计思路。     

完全解耦式锻造操作机运动机理与动力学

为了实现锻造操作机升降运动与水平移动之间的解耦,提出了一种从结构组成原理上实现解耦的锻造操作机机构,并对该机构的运动机理和动力学性能进行了研究与实验验证。首先,基于Hoekens四连杆机构介绍了完全解耦式锻造操作机的结构组成原理;运用螺旋理论工具分析了完全解耦式操作机机构的自由度,对其升降运动和水平移动之间的解耦机理进行了剖析。然后,基于虚功原理建立了操作机机构动力学模型,比较分析了该解耦式操作机机构和典型平行连杆式操作机机构在升降运动和锻造加工过程中的受力性能。最后,研制了该新型解耦式操作机的比例实验模型,采用激光跟踪仪测试了钳杆在升降过程中的水平位移变化量。实验结果表明:在升降运动过程中,钳杆在水平方向的位移变化量在1mm之内,基本上验证了该完全解耦式锻造操作机能够实现升降运动与水平移动之间的解耦。     

结合加工工序锻造操作机的运动学与静力学分析

首先介绍了锻造操作机在抓取和锻造两个阶段的工作流程以及操作机在上述两个阶段需要完成的锻造动作。然后,根据基于机构的几何约束条件建立了操作机在此两阶段的位置模型,求解得到了在该两阶段各液压缸所需输入位移,为液压缸的运动控制提供了理论依据。同时,采用牛顿欧拉法建立操作机在抓取和锻造两阶段的静力学模型,分析了操作机三个液压缸的驱动力和两处关键铰链的受力,为液压缸的选型以及铰链和零部件的结构设计提供参考。     

双锻造操作机大车行走系统控制方法探析

双锻造操作机配合压机联动完成大型高精长轴类锻件的锻造,可以有效提高锻造效率,提升锻件品质。针对双操作机夹持锻件同步行走控制难题,以燕山大学的两台20 kN锻造操作机为研究对象,综合考虑了吊挂系统、大车行走机械和液压系统的特点,搭建了双锻造操作机大车行走系统的数学模型。在此基础上,仿真研究了独立反馈位置同步控制方法、位置速度复合独立反馈同步控制方法和位置速度复合状态差值校正同步控制方法对双操作机大车行走系统控制特性的影响。仿真结果表明,对于动力性能差异较大的两台重载机械手,基于位置速度复合状态差值校正同步控制方法的控制效果最为理想,同时设定操作机A和操作机B的给定位移200 mm、加速度1000 mm/s2时,双操作机大车行走系统的动作响应时间为105 s,同步位置误差为［-0.28 mm,0.02 mm］。研究结果可为双锻造操作机控制提供技术支撑和理论指导,对于提升锻造产品质量和实现锻造生产线的智能控制具有重要意义。     

锻造操作机液压系统设计与仿真

锻造操作机是核电、火电、轨道交通等重大装备制造的关键设备。针对锻造操作机高速、高精度以及可靠性的要求,对锻造操作机液压系统进行功能分析,在此基础上设计锻造操作机液压系统回路。锻造操作机液压控制系统包括夹持系统、提升俯仰系统、水平移动系统、缓冲系统、大车行走系统和夹钳旋转系统。采用平均流量法对液压泵站进行节能设计。在数学模型的基础上对液压系统的关键控制性能(快速性、准确性、起动性)和可靠性进行仿真分析研究。结果表明,通过对液压系统回路的合理设计,改善了液压系统的控制性能,提高了液压系统的可靠性,可为大流量液压系统的设计提供理论指导,实现锻造操作机的快速、精确、稳定、智能控制。     

重型锻造操作机的操作性能分析

锻造操作机与压机的协调作业可以实现大型锻件的加工制造,提高锻造系统的制造能力和材料利用率,降低系统的能耗。操作机的操作性能是锻造工艺轨迹的设计基础,也是操作机主运动机构的优化目标。根据锻造操作机的操作特点,归纳操作机的主要操作性能:运动灵巧性、动态灵巧性、力承载性能和末端刚度性能,并借鉴机器人学的运动可操作性、力可操作性和动态可操作性的研究成果引入相应的评价指标。通过对锻造工艺的分析和与传统工业机器人的对比,总结操作机的两大特殊的性能要求:对力承载性能的方向性要求和末端刚度性能的方向性要求,提出有效操作力指数和刚度方向指数。应用旋量理论计算操作机的雅可比矩阵,建立其动力学模型,对两种锻造操作机的各项性能做了全面对比,为操作机的设计与优化提供参考依据。     

自由锻造操作机顺应过程分析

以自由锻造操作机的一次锻打工况作为研究对象,建立锻造操作机"锻造-机械-液压"多领域耦合动力系统模型。基于模块化建模思想,模型中锻造子系统,机械子系统和液压子系统均采用状态方程统一表达,通过定义子系统间的输入输出关系,可耦合成系统的动力学模型。利用此模型对锻造操作机一次锻打过程中的顺应过程进行描述和分析,揭示了顺应运动应分为两个阶段:2自由度主动顺应阶段和3自由度主被动顺应阶段。针对某典型作业条件,分三种不同工况:缓冲缸失效、缓冲缸背压恒定以及实际作业工况,对某型号锻造操作机的顺应过程进行仿真和分析。仿真结果验证了顺应运动一方面能够保护操作装备免受过大载荷的破坏,另一方面能够改善装备的外部载荷环境,对保证锻造操作机正常工作具有重要意义,同时为操作机的设计和性能优化提供了重要的理论依据。