新型锻造操作机主运动机构控制系统设计(邀请论文)

基于运动链图拓扑图库,提出一种新型六自由度前后双提升驱动锻造操作机工作装置.该装置不仅可以控制夹钳提升的同步性,还能更好地适应偏载工况.基于虚功原理建立了该新型锻造操作机主运动机构的动力学模型,并结合液压缸系统模型,设计模糊PID控制器实现对锻造操作机夹钳末端的运动跟踪.对夹钳在竖直平面运动进行轨迹规划并确定运动过程中液压驱动各单元所需提供的驱动力.基于Matlab/Simulink平台搭建控制系统仿真模型,在给定负载情况下,分别对夹钳的竖直提升运动、水平运动以及俯仰运动进行仿真分析,得到系统单位阶跃响应与正弦响应跟踪曲线及误差曲线.研究结果表明:基于该新型锻造操作机,采用模糊PID控制器能够快速、精确地获得新机构的性能参数并高效地完成跟踪,使系统保持良好的稳态性能与动态特性.     

多工位纵缝焊接操作机的研制

介绍了采用可编程控制器(PLC)作为多工位纵缝焊接操作机的控制核心，应用工业控制计算机和激光传感器进行TIG焊弧长控制的系统构成和工作原理。并对系统的工作过程及相关的软件设计进行了论述。实验证明，该系统工作稳定、性能可靠，完全满足生产工艺要求。     

电力巡检移动操作机控制系统的分析与设计

为了提高电力巡检移动机器人的实时性和可操作性,介绍一种以嵌入式Linux系统为核心的电力巡检移动操作机控制系统的软硬件体系结构。给出移动操作臂的动态模型,并基于D-H方法和公式法,给出基于该体系结构的具有冗余自由度电力巡检移动操作机逆运动学分析。在实验中,利用固定在移动机器人上的CCD摄像机对目标物体进行定位,然后根据目标物体的位姿信息,通过逆运动学分析的结果控制移动操作臂实现了对目标物体的抓取操作。进一步分析说明了所设计的体系结构的合理性和可行性。     

锻造操作机大车行走机构的单神经元自适应PID控制

为了解决锻造操作机在运送锻件过程中因惯量较大原因引起的响应滞后问题,通过建立锻造操作机大车行走机构动力学模型,提出了单神经元自适应PID控制算法.对锻造操作机大车行走机构单神经元自适应PID控制模型进行仿真.仿真结果表明:采用单神经元自适应PID控制时,超调量低于3s,小于传统PID临界超调量;大车在3s之后达到匀速运行状态,大车行走机构响应加速度达1 000mm·s-2,速度调整误差为±5mm·s-1,大车行走重复定位误差小于±10mm.     

大型锻造操作机提升机构运动分析及优化

对大型DDS锻造操作机提升机构进行了运动学分析,建立了操作机的运动学模型,在此基础上运用数值优化方法对其进行了优化设计。对比分析了优化结果与其他不同工况的仿真结果,研究结果表明夹钳在提升过程中其水平方向的误差较小。得到提升机构的最优设计参数。     

障碍环境下移动操作机零件移动规划方法研究

将移动操作机应用于装配领域,研究了运动冗余且受非完整约柬的移动操作机系统在障碍环境下完成零件移动任务的运动规划问题。将整个任务划分成移动、夹取和转移3个子任务。将随机道路图法应用于移动操作机的协同避障规划,首先求出了移动平台的一条满足非完整约束的简单路径;然后以此路径作为操作臂位置约束,在操作臂的位形空间内随机采样构造了道路图;最后通过图的搜索获得一条移动操作机的无碰路径。以平面移动操作机为例,通过计算机仿真实现了2维工作空间的零件移动操作,表明了该方法的有效性。     

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。     

3t锻造操作机转轴与夹头的过盈热装配

3t锻造操作机的转轴从与其配合的夹头端部断裂,经加工后需要将轴重新与夹头配合。该轴（见图1）属于空心轴,长度为2100mm,内径为154mm．与操作机夹头配合处的直径为224．5mm。该尺寸是根据夹头座孔测量而得到的。实际是以该尺寸作为装配的基本尺寸。新加工的轴端配合处直径尺寸为224．5mm,上偏差为＋0．40mm,下偏差为＋0．36mm。     

锻造操作机提升俯仰系统平降下滑问题的分析

针对锻造操作机提升俯仰系统平升缸停止时刻短时下滑问题,运用AMESim软件建立液控单向阀及提升俯仰液压系统仿真模型并进行仿真分析,分析了系统中液控单向阀卸荷小阀芯、主阀芯以及控制活塞的瞬态运动特性。结果表明:油缸下滑是由于液控单向阀不能即时关闭所致,液控单向阀关闭过程中,控制活塞复位缓慢,给阀芯复位造成一定阻力,使阀芯不能立即复位。通过增大控制活塞复位弹簧的刚度可使活塞复位迅速,液控单向阀可立即关闭,有效解决油缸下滑问题。     

锻造操作机钳口的结构分析与设计

钳口是锻造操作机夹持机构中与工件直接接触的元件,其结构决定着操作机夹持力的确定。针对锻造操作机钳口的夹持力分析模型,提出钳口与工件摩擦因数、钳口长度和钳口夹持销轴中心距是确定夹持力的关键因素。根据钳口夹持特点,实验研究"冷"钳口与"热"工件之间摩擦因数的变化规律,分析了钳口与工件接触面摩擦因数的取值范围;研究被夹持工件的类型和结构特点,确定了钳口长度的设计原则;分析了被夹持最小工件直径对操作机设计和应用的影响,研究了被夹持最小工件直径的确定方法;明确基于钳口满足强度条件下质量最轻来进行优化设计并确定钳口夹持销轴中心距的研究思路,为锻造操作机钳口结构设计提供了有效支撑。