（機(jī)械制造及其自動化專業(yè)論文）電工圓鋁桿軋機(jī)自調(diào)結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計.pdf

摘要 電工圓鋁桿用于拉制電線電纜 導(dǎo)電線芯用圓鋁線 型鋁線和其他電工用鋁導(dǎo)線 本文以 生產(chǎn)電工圓鋁桿的連軋機(jī)為研究對象 針對其在實際生產(chǎn)中常見的軋件發(fā)生堆料與拉斷問題 以及電工圓鋁桿的尺寸精度和表面質(zhì)量問題進(jìn)行了較深入的分析研究 論文得到了如下結(jié)論 1 軋件堆料與拉斷問題的原因與機(jī)構(gòu)運動精確度有關(guān) 機(jī)構(gòu)精確 度學(xué)著重研究尺寸和形狀絕對精確的理想機(jī)構(gòu)與實際機(jī)構(gòu)之間的運動誤差 由于零件 構(gòu)件的 尺寸和形狀不可能絕對準(zhǔn)確 運動副中也總存在間隙 并受到裝配誤差 工作時的變形和磨損 等影響 機(jī)構(gòu)不可避免地會出現(xiàn)運動誤差 錐齒輪對誤差及變形極為敏感 易產(chǎn)生偏載現(xiàn)象 因此 連軋機(jī)直齒錐齒輪機(jī)構(gòu)的傳動誤差導(dǎo)致了從動齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)實際轉(zhuǎn)角與理論轉(zhuǎn)角有差值 使得在軋制過程中 軋件在同一單位時間內(nèi)通過的連軋機(jī)的任一孔型的金屬體積不一定都相等 在機(jī)架間會產(chǎn)生拉力或推力 就可能拉斷軋件或堵料 本文采用了基于a d a i 臨的虛擬樣機(jī)技術(shù) 建模和運動仿真 分析了連軋機(jī)直齒錐齒輪機(jī)構(gòu)的傳動誤差 仿真結(jié)果表明傳動誤差造成了軋 件堆料與拉斷問題 2 由于制造誤差 安裝誤差以及磨損 運動副間隙等方面的原因 實際 連軋機(jī)直齒錐齒輪機(jī)構(gòu)總是存在著誤差 這種誤差不僅影響傳動系統(tǒng)的精度 同時 也影響著 動態(tài)特性 特別是振動與噪聲 和載荷分布均勻性 接觸精度 軋機(jī)垂直 水平方向的異常振 動影響了電工圓鋁桿的尺寸精度和表面質(zhì)量 本文分析了連軋機(jī)中的過約束 設(shè)計了自調(diào)結(jié)構(gòu) 同時采用a d a a i s 軟件建模和動力仿真分析連軋機(jī)直齒錐齒輪機(jī)構(gòu)的受力情況 結(jié)果表明采用了 自調(diào)結(jié)構(gòu)后 錐齒輪副中的瞬時力趨于穩(wěn)定 通過提高連軋機(jī)直齒錐齒輪機(jī)構(gòu)的傳動精度 軋件堆料與拉斷問題基本得以解決 再者 采用了自調(diào)結(jié)構(gòu)后 軋機(jī)垂直 水平方向的異常振動得到了有效的控制 關(guān)鍵詞 過約束 自調(diào)結(jié)構(gòu) a d a m s a b s t r a c t a l u m i n i u mp o l ef o rt h ed r a w ne l e c t r i c a lw i r ea n dc a b l e c o n d u c t i v ew i r ec o r ew i t har o u n d a l u m i n u m a l u m i n u m a l u m i n i u ma n do t h e re l e c t r i c a lw i r e s t h i sp a p e rt op r o d u c ee l e c t r i c a lr o u n d a l u m i n i u mp o l eo ft h er o l l i n gm i l lf o rt h es t u d y f o ri t sa c t u a lp r o d u c t i o ni nt h ec o m n l o uw o r k p i e c e m a t e r i a la n dap i l ep u l lo f fp r o b l e m sa n de l e c t r i c a la l u m i n i u mp o l eo fd i m e n s i o n a la c c u r a c ya n d s u r f a c eq u a l i t yp r o b l e m sw e r em o r ei n d e p t ha n a l y s i sr e s e a r c h p a p e r sh a v et h ef o l l o w i n gc o n c l u s i o n s 1 w o r k p i e c er e a c t o rm a t e r i a la n dp u l lo f ft h ec a u s eo f t h ep r o b l e m 衍mt h ea c c u r a c yo ft h er e l e v a n ta g e n c i e s a g e n c i e sa c c u r a c yo ff o c u s i n go ns i z ea n d s h a p eo f t h ei d e a lo f a b s o l u t ep r e c i s i o nb e t w e e nt h ea g e n c ya n dt h ea c t u a lm o v e m e n to f e r r o r a sp a r t s c o m p o n e n t st h es i z ea n ds h a p ec a nn o tb ea b s o l u t e l ya c c u r a t e a n da l s ot h em o v e m e n to fs p a c et h e r e a n db yt h ea s s e m b l ye r r o r w h e nt h ed e f o r m a t i o na n dw e a ra n ds oo n t h e r ea l eb o u n dt ob eb o d y m o v e m e n te r r o r b e v e lg e a ra n dd e f o r m a t i o no fe r r o ri se x t r e m e l ys e n s i t i v ea n de a s yt oh a v eap a r t i a l s e tp h e n o m e n o n t h e r e f o r e t h er o l l i n gm i l ls t r a i g h tb e v e lg e a rt h et r a n s m i s s i o nb 疆 r o rl e dt oad r i v e n g e a rt ot h ea c t u a lc o r n e l a n dac o m e r o ft b em a r g i n m a k e st h ep r o c e s so fr o l l i n g r o l l i n gi nt h es a l l e u n i to ft i m et h r o u g ht h er o l l i n gm i l lo fa n yp a s st h em e t a lm a yn o tn 髓s 撕l yb et h es a m es i z e t h e r a c kw i l lh a v eb e t w e e nr a l l yo rt h r u s t i tc o u l dp u l lo f f p i e c e so f r o l l i n go rb l o c km a t e r i a l s i no r d e rt o s t u d yt h er o l l i n gm i l ls t r a i g h tb e v e lg e a rt h et r a n s m i s s i o ne r r o r t h ep a p e ru s e dt h ep o p u l a rv i r t u a l p r o t o t y p i n gt e c h n o l o g ym o d e l i n ga n ds i m u l a t i o na n a l y s i s 2 a st h em a n u f a c t u r i n ge r r o r e t r o ra n d t h ei n s t a l l a t i o no fw e a l s p o r t sa n do t h e ra s p e c t so ft h er e a s o n sf o rt h eg a p e 吼t h ea c t u a lm i l l s t r a i 曲tb e v e lg e a ra g e n c i e st h e r ea r ea l w a y so i t o l 怎 t h i se r r o rn o to n l ya f f e c tt h ea c c u r a c yo f t r a n s m i s s i o n a tt h es a m et i m e b u ta l s oa f f e c tt h ed y n a m i cc h a r a c t e r i s t i e s e s p e c i a l l yt h en o i s ea n d v i b r a t i o n a n dl o a dd i s t r i b u t i o nu n i f o r m i t y c o n t a c ta c c u r a c y m i l lv e r t i c a l h o r i z o n t a ld i r e c t i o no ft h e i m p a c to fa b n o r m a lv i b r a t i o no ft h ee l e c t r i c a la l u m i n i u mp o l eo fd i m e n s i o n a la c c u r a c ya n ds u r f a c e q u a l i t y b yi m p r o v i n gt h er o l l i n gm i l ls t r a i g h tb e v e lg e a ra c c u r a c yo ft h et r a n s m i s s i o n r o l l i n gp i l eo f m a t e r i a la n dp u l lo f ft os o l v et h eb a s i cp r o b l e m f u r t h e r m o r e t h el l s eo fas e l f a d j u s t i n gs t r u c t u r e t h e r a i l lv e r t i c a l h o r i z o n t a ld i r e c t i o no ft h ea b n o r m a lv i b r a t i o nh a v eb e e ne f f e c t i v e l yc o n t r o l l e d k e yw o r d s r e s t r a i n t s e l f a d j u s t i n gs t r u c t u r e a d a m s 獨創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究 成果 盡我所知 除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外 論文中不包含其他人已 經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果 也不包含為獲得寧夏大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證 書而使用過的材料 與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作 了明確的說明并表示了謝意 研究生簽名 時間 年月日 關(guān)于論文使用授權(quán)的說明 本人完全了解寧夏大學(xué)有關(guān)保留 使用學(xué)位論文的規(guī)定 即 學(xué)校有權(quán)保留送 交論文的復(fù)印件和磁盤 允許論文被查閱和借閱 可以采用影印 縮印或掃描等復(fù) 制手段保存 匯編學(xué)位論文 同意寧夏大學(xué)可以用不同方式在不同媒體上發(fā)表 傳 播學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容 保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此協(xié)議 研究生簽名 導(dǎo)師簽名 時間 年月日 時間 年月日 寧夏大學(xué)碩十學(xué)何論文第一章緒論 第一章緒論 1 1 連鑄連軋機(jī)組設(shè)備及工藝簡介 連鑄連軋生產(chǎn)是在連鑄機(jī)后面配以連軋機(jī)組成連鑄連軋機(jī)組 使連鑄機(jī)鑄出的鑄坯不經(jīng)再 次加熱 直接軋制成線材 把 鑄 和 車l 直接連成一條生產(chǎn)線的工藝流程 與通常的連鑄坯一 冷卻 清理一加熱 軋制的工藝相比 可以減少鋁錠的二次重熔工序和降低鋁桿的生產(chǎn)成本 所以 目前鋁行業(yè)許多企業(yè)直接用電解鋁液生產(chǎn)電工圓鋁桿 1 連鑄連軋機(jī)組工藝流程 電工銷舷線生產(chǎn)工藝流程 2 連鑄連軋機(jī)組設(shè)備簡介 鋁鎂硅合金連鑄連軋生產(chǎn)線采用連鑄連軋的工藝方法生產(chǎn)電工用普鋁 鋁合金桿成品桿徑 9 5 m m 主要組成部分有熔鋁爐 保溫爐 五輪式連鑄機(jī) 油壓剪切機(jī) 校直機(jī) 倍頻加熱 器 連軋機(jī) 收線裝置 在鑄造出合格鋁坯料后 如何提高鋁桿質(zhì)量 取決于軋制這個環(huán)節(jié) 軋機(jī)采用2 副諺2 5 5 兩輥式機(jī)架 平立各一副 采用1 2 副口2 5 5 y 型機(jī)架 分上下傳動 交替布置 主傳動用3 5 5 k w 直流電機(jī)通過齒形連軸節(jié)傳遞給主傳動牙箱 即齒輪箱外伸出的主傳動軸 動力從1 2 號機(jī)架 出軸下方的輸入軸輸入 分別向兩邊傳遞 牙箱共有1 4 檔出軸 分別安裝安全齒形連軸節(jié) 并 寧夏大學(xué)碩十學(xué)伶論文第一審緒論 傳遞給各機(jī)架 每副機(jī)架前后分別裝有進(jìn)出導(dǎo)衛(wèi) 奇數(shù)機(jī)架入口采用滑動導(dǎo)衛(wèi) 偶數(shù)機(jī)架入口 采用滾動導(dǎo)衛(wèi) 滾動導(dǎo)輪的形狀與前一道次出來的三角形軋件相一致 并留有適當(dāng)間隙 機(jī)架 與機(jī)架之間裝有堆料自動停車裝置 y 型軋機(jī)由三個盤式軋輥組成孔型 每個盤輥成1 2 0 0 各架 交替呈 叩 配置 1 2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 電工圓鋁桿用于拉制電線電纜 導(dǎo)電線芯用圓鋁線 型鋁線和其他電工用鋁導(dǎo)線 我國電 線電纜專用設(shè)備行業(yè)中的很多企業(yè)只有改革開放以后2 0 多年的成長史 不像國外知名企業(yè)已走 過了1 0 0 多年的發(fā)展道路 如德國尼霍夫公司創(chuàng)建于1 8 5 9 年 已有1 4 8 年的歷史 特樂斯特公 司創(chuàng)建于1 8 9 2 年 也有1 1 5 年的歷史了 但我國企業(yè)用了2 0 年時間發(fā)展的產(chǎn)品品種 與國外 企業(yè)品種數(shù)量相當(dāng) 這來之不易 近十年來 我國電線電纜工藝裝備發(fā)生了巨大的變化 已可 完整地提供銅鋁桿 銅鋁單線 電氣裝備線 電力電纜 通訊電纜 電磁線等生產(chǎn)所需的成套 設(shè)備 但是 行業(yè)的發(fā)展很不平衡 總體來說 專用設(shè)備還不能滿足線纜產(chǎn)品發(fā)展的要求 行 業(yè)的開發(fā)能力 技術(shù)設(shè)計力量還很薄弱 應(yīng)用高新技術(shù) 在線檢測手段也比較缺乏 設(shè)備制造 的內(nèi)在精度和外部質(zhì)量與先進(jìn)國家的技術(shù)水平還有相當(dāng)差距 產(chǎn)品技術(shù)水平普遍低于國外 落 后世界先進(jìn)水平l o 年至1 5 年 有的甚至落后了二三十年 國內(nèi)鋁桿的主要生產(chǎn)方法是鋁連鑄 連軋 我國自行開發(fā)的鋁連鑄連軋全國約有9 0 余條生產(chǎn)線 擁有1 0 0 萬噸以上鋁桿年生產(chǎn)能 力 隨著需求的多樣化 提高鋁連鑄連軋技術(shù)十分必要 1 國內(nèi)外有關(guān)提高軋制過程中鋁桿質(zhì)量 完善軋制技術(shù) 改造軋機(jī)設(shè)備主要考慮內(nèi)容 鋁和鋁合金的塑性加工 應(yīng)保證產(chǎn)品達(dá)到穩(wěn)定 一致的所需尺寸精度 力學(xué)性能和良好的 表面質(zhì)量 還要注意防止機(jī)械損傷和腐蝕 控制晶粒度和組織結(jié)構(gòu) 這些質(zhì)量要求主要靠生產(chǎn) 工藝及設(shè)備來保證 現(xiàn)有文獻(xiàn)和研究主要從軋制工藝與軋輥磨損兩方面考慮對鋁桿尺寸精度和 表面質(zhì)量的影響 軋制工藝因素有進(jìn)軋溫度 進(jìn)軋速度 乳液溫度和軋制壓力 軋制設(shè)備因素 有軋輥質(zhì)量 孔型和輥逢 考慮設(shè)備因素時 所做研究是運用摩擦學(xué)原理對軋輥磨損的研究 2 y 型三輥連軋機(jī)在實際生產(chǎn)中常見的軋件發(fā)生堆料與拉斷問題是鋁行業(yè)普遍存在的 我在接受青鋁集團(tuán)該設(shè)備使用單位委托解決這一問題時 還未見任何文獻(xiàn)和任何人提出過 軋制過程中機(jī)械設(shè)備對堆料與拉斷問題的影響 在做該課題的過程中 我發(fā)現(xiàn)軋件堆料與拉斷 問題的原因與機(jī)構(gòu)精確度有關(guān) 機(jī)構(gòu)精確度學(xué)著重研究尺寸和形狀絕對精確的理想機(jī)構(gòu)與實際 機(jī)構(gòu)之間的運動誤差 由于零件 構(gòu)件的尺寸和形狀不可能絕對準(zhǔn)確 運動副中也總存在間隙 并受到裝配誤差 工作時的變形和磨損等影響 機(jī)構(gòu)不可避免地會出現(xiàn)運動誤差 那么連軋機(jī) 直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)的傳動誤差導(dǎo)致了從動齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)實際轉(zhuǎn)角與理論轉(zhuǎn)角有差值 使得在軋制 過程中 軋件在同一單位時間內(nèi)通過的連軋機(jī)的任一孔型的金屬體積不一定都相等 在機(jī)架間 會產(chǎn)生拉力或推力可能拉斷軋件或堵料 為了研究連軋機(jī)直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)的傳動誤差 我采 用了目前非常流行的虛擬樣機(jī)技術(shù)建模和運動 動力學(xué)分析 3 連軋機(jī)直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)誤差對傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性 特別是振動與噪聲 的影響 由于制造誤差 安裝誤差以及磨損 運動副間隙等方面的原因 實際錐齒輪總是存在著誤 2 寧夏大學(xué)碩i 學(xué)位論文第一章緒論 差 這種誤差對傳動系統(tǒng)的精度 動態(tài)特性 特別是振動與噪聲 和載荷分布均勻性 接觸精 度 有直接的影響 直齒圓錐齒輪存在著如下缺點 對安裝誤差及變形很敏感 容易產(chǎn)生偏載 現(xiàn)象 采用自調(diào)機(jī)構(gòu)的主要目的之一 就是要機(jī)構(gòu)能夠按照所受作用力的不同情況 可在自由 度范圍內(nèi)能自行占據(jù)與實際制造和裝配誤差相應(yīng)的位置 實現(xiàn)均載的目的 沒有過約束的機(jī)構(gòu) 才是靜定系統(tǒng) 自調(diào)機(jī)構(gòu)是沒有過約束的機(jī)構(gòu) 其核心是自由度 或約束 配置的設(shè)計及其工 程實現(xiàn)的設(shè)計 由于各種誤差的存在 理論上不影響機(jī)械順暢運動的機(jī)構(gòu)過約束將會出現(xiàn)約束不確定的狀 況 該過約束將可能成為實約束 而與原設(shè)計約束要求產(chǎn)生矛盾 因而成為 障礙 并對機(jī)械 的工作性能造成一系列有害影響 特別是載荷分布不均勻和振動 機(jī)架垂直 水平方向異常振 動對電工圓鋁桿的尺寸精度和表面質(zhì)量有影響 要消除過約束的不利影響 就應(yīng)考慮采用無過 約束的自調(diào)機(jī)構(gòu) 4 國內(nèi)外有關(guān)機(jī)構(gòu)精確度和過約束自調(diào)機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀 2 0 世紀(jì)3 0 年代以來 對零件制造誤差大小和分布規(guī)律的研究引起了人們對研究機(jī)構(gòu)精確 度的興趣 1 9 4 6 年 蘇聯(lián)入h i 勃魯也維奇發(fā)表了 機(jī)構(gòu)精確度 的著作 但關(guān)于空間連桿 機(jī)構(gòu)精確度的問題 直到6 0 年代才開始研究 隨著人造衛(wèi)星和機(jī)器人等迅速發(fā)展 空間機(jī)構(gòu)的 精確度越來越引起人們的重視 關(guān)于這方面的研究 在雙萬向聯(lián)軸節(jié)和空間四桿機(jī)構(gòu)中己取得 很大的成果 而對于包括五桿以上的連桿機(jī)構(gòu) 凸輪機(jī)構(gòu) 齒輪機(jī)構(gòu)等一般空間機(jī)構(gòu) 目前尚 待建立普遍適用的誤差分析方法 并考慮各種工況的多目標(biāo)優(yōu)化綜合 進(jìn)而考慮動力誤差的綜 合 八十年代以來 隨著高速 高可靠性 節(jié)能高效及自動化 智能化機(jī)構(gòu)的發(fā)展需要 對閉 鏈機(jī)構(gòu)中的過約束以及自調(diào)機(jī)械進(jìn)行更加深入系統(tǒng)的研究 文獻(xiàn)e 6 在比較系統(tǒng)地總結(jié)前人研 究成果的基礎(chǔ)上 提出了能準(zhǔn)確分析過約束類型和數(shù)量的 回路自由度法 以及運動鏈中的 自 由度替代法 首次明確地把無過約束機(jī)構(gòu)稱為 自調(diào)機(jī)構(gòu) 文獻(xiàn) 7 通過對機(jī)構(gòu)約束特性 的研究 提出了對加工誤差不敏感的 結(jié)構(gòu)最優(yōu)機(jī)構(gòu) 的設(shè)計原則 文獻(xiàn) 8 分析了虛約束對 機(jī)器工作能力和可靠性的影響 提出了 最優(yōu)結(jié)構(gòu)的機(jī)構(gòu) 綜合準(zhǔn)則 這些研究 把自調(diào)機(jī)構(gòu) 的結(jié)構(gòu)理論和工程實用設(shè)計向前推進(jìn)了一大步 1 3 本課題的背景和主要研究內(nèi)容 近十年來 我國電線電纜工藝裝備發(fā)生了巨大的變化 但是專用設(shè)備制造業(yè)目前還存在一 些問題還不能滿足線纜產(chǎn)品發(fā)展的要求 隨著國內(nèi)鋁合金產(chǎn)品的迅速發(fā)展 特別是當(dāng)前推 1 高 導(dǎo)電率 高強(qiáng)度等綜合性能的鋁合金 改造完善鋁的連鑄連軋?zhí)岣唠姽A鋁桿質(zhì)量十分必要 青銅峽鋁業(yè)集團(tuán)先后投資安裝了4 條國內(nèi)相關(guān)專業(yè)廠家設(shè)計制造的電 r 圓鋁桿連鑄連軋機(jī) 組 電工圓鋁桿產(chǎn)品市場十分廣闊 成為公司的主要利潤增長點 本課題研究的是東方電上生 產(chǎn)的u l z 1 5 0 0 2 5 5 1 4 型鋁鎂硅連鑄連軋機(jī)組 研究連軋機(jī)在生產(chǎn)過程中影響生產(chǎn)連續(xù) 性和成品率的軋件發(fā)生堆料與拉斷問題 影響電工圓鋁桿質(zhì)量的垂直振動因素 提出對連軋機(jī) 設(shè)備的改進(jìn)方案 提高電工圓鋁桿的產(chǎn)品質(zhì)量 增強(qiáng)企業(yè)的競爭力 3 寧夏大學(xué)碩十學(xué)位論文 第一章緒論 本論文主要研究內(nèi)容包括 l 運用機(jī)械系統(tǒng)自動動力學(xué)分析軟件a d a m s 對連軋機(jī)軋輥 系進(jìn)行運動學(xué)和動力學(xué)仿真分析 2 引用機(jī)構(gòu)精度學(xué)主要思想和主要內(nèi)容分析連鑄連軋機(jī)組傳 動系統(tǒng)的傳動精度 3 運用機(jī)構(gòu)自調(diào)自適應(yīng)理論分析研究連軋機(jī)異常振動對設(shè)備的影響 4 寧夏大學(xué)碩十學(xué)位論文第 二章屯t 網(wǎng)鋁桿的生產(chǎn)t 藝 設(shè)鉺及質(zhì)量影響聞素分析 第二章電工圓鋁桿的生產(chǎn)工藝 設(shè)備及質(zhì)量影響因素分析 2 1 引言 線材俗稱 盤條 或 盤元 線材軋制是指熱軋最小直徑為5 m m 圓形或其他簡單斷面形狀 的成卷鋼材及銅材 鋁材的工藝過程 最早出現(xiàn)的活套式線材軋機(jī)是1 8 3 8 年建成的二列式軋機(jī) 第一列為一架三輥粗軋機(jī) 第二列為五架精軋機(jī) 此后 經(jīng)歷了平立輥連續(xù)式 多列式 半連 續(xù)式以及適合于生產(chǎn)合金鋼線材的小活套無張力多列式等形式線材軋機(jī) 到1 9 6 6 年 美國設(shè)計 建造了摩根式4 5 0 無扭整體機(jī)座的高速線材軋機(jī) 成為高速線材軋機(jī)的主要形式 7 0 年代世界 上已有4 5 0 無扭線材軋機(jī)約1 0 0 套相類似的還有其他傳動形式的4 5 0 無扭軋機(jī)和三輥式y(tǒng) 型軋 機(jī) y 型軋機(jī)由三個盤式軋輥組成孔型 每個盤輥成1 2 0 0 各架交替呈 y 配置 這種軋機(jī)適合 于生產(chǎn)高精度的合金鋼和有色金屬線材 本論文研究的是生產(chǎn)直徑為蘆9 5 m m 鋁或鋁合金盤元的三輥式y(tǒng) 型軋機(jī) 本章包括鋁或鋁 合金盤元產(chǎn)品質(zhì)量要求 連鑄連軋生產(chǎn)工藝 設(shè)備組成 以及連軋中常見的質(zhì)量問題幾個方面 2 2 電工圓鋁桿產(chǎn)品質(zhì)量要求 1 用途 電工圓鋁桿適用于拉制電線電纜導(dǎo)電線芯用圓鋁線 型鋁線和其他電工用鋁導(dǎo)線 2 使用特性 圓鋁桿型號和規(guī)格的選擇 應(yīng)根據(jù)鋁線的最終拉制尺寸 所需要的性能和實際的拉線工藝 3 型號 電工圓鋁桿的型號如表2 2 1 型號狀態(tài)代號名稱 lo 電工軟圊鋁桿 l 2h 2 h 2 狀態(tài)電工硬圓鋁桿 l 4h 4 h 4 狀態(tài)電工硬圓鋁桿 6h 6 h 6 狀態(tài)電工硬圓鋁桿 表2 2 i 4 規(guī)格 圓鋁桿的規(guī)格用標(biāo)稱直徑表示 應(yīng)符合表2 2 2 規(guī)定 5 材料 圓鋁桿應(yīng)采用符合 電工用鋁錠 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 6 偏差 圓鋁桿標(biāo)稱直徑的偏差和圓鋁桿垂直于軸線的同截面上測得的最大和最小直徑之差 f 值 應(yīng)符合表2 2 2 規(guī)定 5 寧夏大學(xué)碩十學(xué)位論文 第二章電t 網(wǎng)鋁桿的生產(chǎn)t 藝 設(shè)備及質(zhì)量影響岡素分析 iii i i 標(biāo)稱直徑偏差 f 值不大于 9 09 51 0 0 1 0 5 0 51 o 1 1 01 1 5 1 2 0 1 2 5 1 4 o1 5 0 1 6 0 0 61 2 1 7 o2 0 o o 7 1 4 表2 2 2 單位 n l l n 7 機(jī)械性能 圓鋁桿的機(jī)械性能應(yīng)符合表2 2 3 規(guī)定 8 電性能 圓鋁桿的電性能應(yīng)符合表2 2 3 規(guī)定 抗拉強(qiáng)度拉斷伸長率 電阻率q r a m 2 m2 0 型號 nm m 2不小于不大于 l6 仉8 02 6o 0 2 7 5 5 l 29 0 1 1 01 40 0 2 7 8 5 l 49 5 1 3 01 2 o 0 2 8 0 l l 61 4 5 1 4 78 0 0 2 8 0 1 表2 2 3 9 外觀 a 圓鋁桿應(yīng)圓整 尺寸均勻 軟硬一致 b 閭鋁桿表面應(yīng)清潔 不應(yīng)有摺邊 錯圓 裂紋 夾雜物 扭結(jié)等缺陷 及其他對使用有 害的缺陷 允許有輕微的機(jī)械擦傷 斑痕 麻坑 起皮或飛邊等 c 標(biāo)稱直徑小于1 1 0 r a m 的鋁桿 經(jīng)扭轉(zhuǎn)后也不應(yīng)出現(xiàn)摺邊及夾雜缺陷 應(yīng)不裂 2 3 電工圓鋁桿連鑄連軋生產(chǎn)工藝 1 連鑄連軋 的概念 連鑄連軋生產(chǎn)是在連鑄機(jī)后面配以連軋機(jī)組成連鑄連軋機(jī)組 使連鑄機(jī)鑄出的鑄坯不經(jīng)再 次加熱 直接軋制成線材 把 鑄 和 軋 直接連成一條生產(chǎn)線的工藝流程 與通常的連鑄坯一 冷卻 清理 加熱 軋制的工藝相比 可以減少鋁錠的二次重熔工序和降低鋁桿的生產(chǎn)成本 所以 目前鋁行業(yè)許多企業(yè)直接用電解鋁液生產(chǎn)電工圓鋁桿 2 電工鋁盤元生產(chǎn)工藝流程 電解槽鋁液一吸入抬包一倒入混合爐一精煉扒渣一連鑄機(jī)連鑄一油壓剪剪斷一連軋機(jī)軋制 一收線裝置收線 6 寧夏大學(xué)碩卜學(xué)何論文第t 章電t 網(wǎng)鋁桿的生產(chǎn)t 藝 設(shè)備及質(zhì)量影響圜索分析 曼皇曼 曼苧鼉曼曼曼 曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼皇 曼鼉曼量曼曼曼曼鼉曼鼉皇曼量曼曼 一i m 皇 皇 3 電工鋁盤元生產(chǎn)工藝參數(shù) 本課題研究的連鑄連軋生產(chǎn)線技術(shù)規(guī)范如下表2 2 1 型號u l z 一1 5 0 0 2 5 5 1 4 型鋁鎂硅合金連鑄連軋生產(chǎn)線 用途本機(jī)組采用連鑄連軋的工藝方法生產(chǎn)電工用普鋁 鋁合金桿成品桿徑咖9 5 熔鋁爐 保溫爐 五輪式連鑄機(jī) 油壓剪切機(jī) 校直機(jī) 培頻加熱器 連 主要組成 收線 連鑄機(jī)出桿直徑 中9 5 m m 結(jié)晶輪直徑 中1 5 0 0 r a m 生產(chǎn)能力 2 7 4tth 水平 垂直輥機(jī)架各1 y 型 鑄錠截面積 2 0 8 緬啦2 型式 動機(jī)架各6 出錠速度8 1 2 m m i n 機(jī)架數(shù) 1 4 z 2 5 24 k w 軋輥名義尺 鑄機(jī)電機(jī) 2 5 5 m l 0 0 0r e i n 寸 成豳收線終軋速度v 4 6 m s 由1 5 0 0 m 軋機(jī)電機(jī)功 收線直徑 z 4 3 5 5 3 23 5 5 k w6 0 0r m i 2 3 0 0 m率 全數(shù)字式 西門子 直流調(diào)翊 連軋機(jī)控制方式 人機(jī)界面 表2 2 1連鑄連軋生產(chǎn)線技術(shù)規(guī)范 2 4 電工圓鋁桿連鑄連軋生產(chǎn)設(shè)備 1 連鑄連軋機(jī)組設(shè)備組成 本課題研究的連鑄連軋機(jī)組生產(chǎn)線由混合爐 五輪式連鑄機(jī) 油壓剪切裝置 連軋機(jī) 收 線裝置等部分組成 2 連鑄連軋機(jī)組設(shè)備結(jié)構(gòu) a 五輪式連鑄機(jī) 五輪式連鑄機(jī)由結(jié)晶輪 壓緊輪 張緊輪 導(dǎo)輪 澆注系統(tǒng) 冷卻系統(tǒng) 剛帶的吹干 上 油裝置 剔錠器 引橋等部分組成 b 液壓剪切裝置 液壓剪切裝置由剪刀 起吊葫蘆 液壓系統(tǒng)組成 7 十壁人學(xué) j t 學(xué)位論女第章電t 圓 桿的生產(chǎn)i 藝 設(shè)薔壓質(zhì)量蟛響州冪分析 c 連軋機(jī) 連軋部分由軋機(jī)及其油潤滑系統(tǒng)和乳液潤滑系統(tǒng)組成 軋機(jī)的喂料采川主動嗤料 軋制部分 采用2 副口2 5 5 兩輥式機(jī)架 平立各一副 采用1 2 副口2 5 5 y 型機(jī)架 分上f 傳動 變替 布置 主傳動用3 5 5 k w 直流電機(jī)通過齒形連軸節(jié)傳遞給土傳動牙箱 動力從1 2 號機(jī)架出軸下 方的輸八軸輸入 分別向兩邊傳遞 牙箱茫有1 4 檔i b 軸 分別安裝安全齒形連軸節(jié) 并傳遞給 并機(jī)架 每副機(jī)架前后分別裝有進(jìn)出導(dǎo)甲 奇數(shù)機(jī)架入口采用滑動導(dǎo)衛(wèi) 偶數(shù)機(jī)架入口采用滾 動導(dǎo)衛(wèi) 滾動導(dǎo)輪的形狀與前一道次出來的三角形軋件相一致t 井留有適當(dāng)間隙a 機(jī)架與機(jī)架 之問裝有堆料自動停下裝置 油潤滑系統(tǒng) 油箱中的油通過油泵經(jīng)過濾器到齒輪箱后側(cè)進(jìn)油總管對齒輪進(jìn)行噴濺潤滑 對滾動軸承進(jìn) 行循環(huán)潤滑 乳渡潤楫系統(tǒng) 乳渡經(jīng)過離心泵 過濾器 扳式熱交換器分別進(jìn)入裝在齒輪箱上面的兩根總管 對機(jī)槳齒 輪及軸承 對軋輥和導(dǎo)衛(wèi)進(jìn)行潤滑 收線裝置 收線裝置由冷卻裝置 操作平臺 夾送裝置 引橋 環(huán)形擺線裝置 貯線裝置 小車等部 分組成 2 5 三輥y 型連軋機(jī) 明 本課題的土要研究對象就是三輥y 趟軋機(jī) 如l 蘭i2 5i 下面對三輥y 型軋機(jī)做一詳細(xì)說 目2 5i 輥y 型連繾式軋機(jī)結(jié)構(gòu)橫型 寧夏大學(xué)碩十學(xué)佗論文第二市電t 網(wǎng)鋁桿的牛產(chǎn)t 藝 設(shè)備硬質(zhì)毋影響陸l 素分析 y 型軋機(jī)由三個盤式軋輥組成孔型 每個盤輥成1 2 0 各架交替呈 y 配置 這種軋機(jī)適 合于生產(chǎn)高精度的合金鋼和有色金屬線材 三輥y 型連軋機(jī)又稱y 型三輥式無扭機(jī)組 中心距 僅為4 0 5 5 5 0 咖 每臺y 型小軋機(jī)有三個互成1 2 0 布置的盤形軋輥 構(gòu)成軋機(jī)孔型 三個 輥軸呈等邊三角形 軋輥呈y 型 故稱y 型軋機(jī) 三個軋輥由主動軸通過傘齒輪傳動 使用的 孔型系統(tǒng)是弧三角形和圓形交替的孔型系統(tǒng) 軋件在軋制過程中既不旋轉(zhuǎn)也不扭曲 通過合理 的孔型設(shè)計可把張力控制在微小的范圍 一套孔型系統(tǒng)能適應(yīng)不同鋼種和有色金屬 適應(yīng)性很 廣 軋件表面質(zhì)量好 同時由于軋輥切槽深入度小 沿軋輥弧面的各點線速度差值小 能夠減 輕孔槽磨損 提高了軋材質(zhì)量 這也是這種軋機(jī)的優(yōu)點 這主要是由于軋件在三角孔型中變形 時 處于三面壓縮狀態(tài) 六面加工 變形均勻和展寬比較小所致 由于這幾個特點 y 型車l 機(jī) 廣泛應(yīng)用于有色金屬的軋制 2 6 三輥y 型軋機(jī)的軋制孔型及孔型系 y 型軋機(jī)的孔型系統(tǒng)是由具有不同孔型形狀的系數(shù) k 的三角孔型所構(gòu)成 按用途分為 延伸孔型和精軋孔型兩種 延伸孔型的作用是合理利用金屬的塑性 使軋件截面積迅速減少 使之接近與成品面積 并在壓縮過程中 進(jìn)一步改善和保證金屬材料內(nèi)部的組織的均勻性 其 特點是道次的延伸系數(shù)較大 適合于要求使軋件面積迅速減少至成品面積 而對于軋件最終的 幾何形狀及尺寸要求不是很嚴(yán)格的加工過程 精軋孔型的作用是利用合理的孔型形狀 使得由 延伸孔型軋出的軋件的形狀得到規(guī)整 最后得到精確尺寸 形狀規(guī)整的優(yōu)質(zhì)成品軋件 其特點 是道次延伸系數(shù)小 軋件尺寸精度高 適合于成品軋制 根據(jù)孔型的幾何形狀 延伸孔型基本 上分三種 a 弧三角孔型系統(tǒng) 弧三角孔型系統(tǒng)的特點是軋件在孔型中的寬展余量較大 軋制時不易 產(chǎn)生耳子和壓折 變形均勻 道次延伸系數(shù)較大 一般為1 2 5 1 5 0 b 平三角孔型系統(tǒng) 平三角孔型系統(tǒng)的特點是軋件與孔型各接觸點無速度差 因而其軋輥 磨損小且軋輥易于加工 軋件在導(dǎo)衛(wèi)中的自由扭轉(zhuǎn)小 軋制穩(wěn)定 道次延伸系數(shù)大 平三角孔 型系統(tǒng)的道次延伸系數(shù)一般為 1 2 5 一一1 6 0 c 弧三角一圓孔型系統(tǒng) 弧三角一一園孔型系統(tǒng)的特點是形狀比較規(guī)整 在軋制過程中問 可以出成品 但其延伸性能較小 一般為 1 2 0 一1 2 5 2 7 連軋工藝 孔型設(shè)計基本理論 1 軋制過程 軋制是利用坯料在高溫下變形抗力低而塑性高的特點進(jìn)行的 因此 必須保證入軋時坯料 濕度滿足軋制條件 軋制溫度過低 則坯料的變形抗力大而塑性低 易出現(xiàn)低溫脆裂 同時 軋出的鋁盤卷過硬 造成拔絲困難 軋制溫度過高 會使坯料內(nèi)部低熔點組成物熔融 造成過 熱 出現(xiàn)高溫脆裂 同時 軋輥容易枯鋁 造成鋁盤卷表面有疤痕 乳液對軋輥起潤滑 冷卻 和控制輥型的作用 乳液溫度過低 潤滑作用降低 則軋出的鋁盤卷過硬 乳液溫度過高 則 9 寧夏大學(xué)碩f 學(xué)位論文第二審電t 瞑i 鋁桿的生產(chǎn)t 藝 設(shè)得及質(zhì)帚影響 大 素分析 皇曼曼 皇曼曼曼皇曼璺曼曼曼曼曼曼鼉皇 鼉i i i 一 o 曼曼鼉曼曼皇曼 曼曼曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼 皇曼曼曼 曼 曼曼 曼曼曼曼曼蘭蔓鼉曼蔓 對軋輥和軋件的冷卻效果較差 使軋件的終軋溫度高 勢必使鋁桿在隨后的冷卻過程中的再結(jié) 晶程度增大 出軋溫度是由迸軋溫度 乳液的溫度 壓力及軋制速度來控制的 同時 將軋出 收線后的鋁盤卷適當(dāng)降溫 讓鋁盤卷的冷卻時間縮短 這樣就可以降低鋁桿的再結(jié)晶程度 提 高鋁桿的抗拉強(qiáng)度 鋁坯料經(jīng)1 4 道次軋制成 9 5 m m 的圓鋁桿 2 軋制力 軋制力是在軋制時軋輥加于軋件使之塑性變形的力 但通常把軋件加于軋輥的反作用力的 垂直分量作為軋制力 軋制力在我國習(xí)慣稱作軋制壓力或軋制總壓力 如圖2 7 1 所示 圖2 7 l 軋制力 p r 為軋制力 它垂直于軋輥表面 2 為摩擦力 上尹為變形區(qū)水平投影長度 軋制力是確定軋機(jī)強(qiáng)度的基礎(chǔ) 正確計算和測 定軋制力 對于設(shè)計和使用軋機(jī)均有很大意義 3 連軋孔型設(shè)計原則 連軋孔型設(shè)計 一根軋件同時在兩架以上的軋機(jī)的孔型中軋制成為連軋 要求在同一單位時間內(nèi)通過的連軋機(jī)的任一孔型的金屬體積都相等 l l pk 彳l2 匕彳2 一4 c 常數(shù) 其中v l v 2 v 廣軋件出第l 2 n 機(jī)架的出口速度 a l a 2 軋件出第l 2 n 機(jī)架的軋件面積 設(shè)計連軋機(jī)孔型 式2 7 1 如果上式不成立 在機(jī)架間會產(chǎn)生拉力或推力 拉力較大時 使金屬充不滿孔型 軋件斷 面尺寸減小 甚至可能拉斷軋件 而推力較大時 使孔型過充滿產(chǎn)生耳子 折疊等缺陷 嚴(yán)重 時會造成生產(chǎn)或設(shè)備事故 由于各機(jī)架的軋輥工作直徑d 軋輥轉(zhuǎn)速n 及軋件在各孔型中的 前滑s 不同 影響連軋機(jī)秒流量變化的有a d n 和s 的值 以上四個影響因素中可以看 1 0 寧夏大學(xué)碩十學(xué)位論文第 章電t 圓鋁桿的生產(chǎn)t 藝 設(shè)備及質(zhì)母影響崗素分析 出 在實際生產(chǎn)中想保持各機(jī)架的秒流域絕對相等是小可能的 為軋制過程的順利進(jìn)行和連軋 機(jī)孔型設(shè)計的方便 往往忽略前滑 有下式成立 d 1 4 l l d 2 4 2 d n a m c 常數(shù) 式2 i 2 進(jìn)行孔型設(shè)計勢必造成軋制時軋件在各機(jī)架間有一定的張力 但是張力不大 可滿足實際軋制 要求 對直流電機(jī)單獨傳動的連軋機(jī) 調(diào)節(jié)各機(jī)架的秒流量最有效的方法是改變軋輥轉(zhuǎn)速 而集 體傳動的連軋機(jī)則不能采用這種方法 只能用調(diào)整輥徑而調(diào)節(jié)秒流量 2 8 連軋中常見的問題 1 軋制過程中出現(xiàn)的問題 在鑄造出合格鋁坯料后 如何提高鋁桿質(zhì)量 取決于軋制這個環(huán)節(jié) 軋制過程中電工圓鋁 桿出現(xiàn)的質(zhì)量問題有 飛邊 錯圓 橢圓 公差超值 起皮和分層 裂紋和麻面 劃傷等 另 外 y 型三輥連軋機(jī)在實際應(yīng)用中常見的問題還有軋件發(fā)生堆料與拉斷 總結(jié)以往有關(guān)影響軋制過程及產(chǎn)品質(zhì)量的文獻(xiàn)研究成果 可以將影響軋制過程及產(chǎn)品質(zhì)量 的因素主要分為以下兩個方面 工藝因素有軋制溫度 軋制速度 乳液溫度和軋制壓力 軋制 張力 設(shè)備因素有軋輥質(zhì)量 磨損 孔型 輥縫以及軋機(jī)振動 2 軋機(jī)振動 軋機(jī)振動是影響軋機(jī)生產(chǎn) 安全運行 產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素 生產(chǎn)中如果出現(xiàn)過大的振動 會導(dǎo)致軋機(jī)運行性能下降或故障 產(chǎn)品的表面質(zhì)量急劇下降 出現(xiàn)振紋 軋機(jī)振動十分復(fù)雜 其 表現(xiàn)形式與軋機(jī)運行狀態(tài) 工藝參數(shù) 軋機(jī)性能狀態(tài)等有關(guān) 在分析軋機(jī)振動產(chǎn)生原因時需要 針對具體情況進(jìn)行分析 在傳動機(jī)構(gòu)中 由于加工精度的限制及運動件相互配合的需要 總會有一 定的間隙存在 所以間隙在傳動機(jī)構(gòu)中廣泛存在 它一方面增大了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 降低了控制 精度 另一方面使過度過程的振蕩加劇 動態(tài)性能交差 如果間隙過大 甚至?xí)鹣到y(tǒng)的不穩(wěn)定 自振 2 9 本章小結(jié) 鋁或鋁合金盤元產(chǎn)品質(zhì)量要求包括力學(xué)性能和電性能 尺寸精度要求 還有表面質(zhì)量要求 在生產(chǎn)過程中不僅要保證鋁或鋁合金盤元產(chǎn)品質(zhì)量要求 還要保障安全生產(chǎn) 生產(chǎn)連續(xù)性 生 產(chǎn)出合格的鋁盤元產(chǎn)品 這就需要解決y 型三輥連軋機(jī)在實際應(yīng)用中常見的另外一個問題即軋 件發(fā)生堆料與拉斷 y 型三輥連軋機(jī)的堆料與拉斷問題普遍存在 若能夠解決這個普遍存在的 生產(chǎn)問題 將會提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品合格率 進(jìn)一步增強(qiáng)企業(yè)競爭力 因此在本章中詳細(xì)總結(jié) 研究連鑄連軋生產(chǎn)工藝 設(shè)備組成 以及連軋中常見的質(zhì)量問題等幾個方面內(nèi)容 以利于后續(xù) 基于a d a 髂的連軋機(jī)軋輥系建模 運動學(xué)和動力學(xué)仿真分析 本章中連軋孔型設(shè)計所遵循的設(shè) 寧夏大學(xué)碩卜學(xué)位論文 曼曼曼曼曼 一一m m 一 l n m m 皇曼皇曼 曼鼉笪 曼曼曼曼 曼蔓曼曼曼 曼曼曼皇曼鼉曼曼曼 計原則即連軋機(jī)孔型時要求在同一單位時間內(nèi)通過的連軋機(jī)的任一孔型的金屬體積都相等 由 于各機(jī)架的軋輥工作直徑d 軋輥轉(zhuǎn)速n 及軋件在各孔型中的前滑s 不同 影響連軋機(jī)秒流 量變化的有a d n 和s 的值 以上四個影響因素中可以看出 在實際生產(chǎn)中想保持各機(jī)架 的秒流量絕對相等是不可能的 為軋制過程的順利進(jìn)行和連軋機(jī)孔型設(shè)計的方便 往往忽略前 滑 有下式成立 d m a i n i 2 d 2 4 22 d a n c 常數(shù) 連軋孔型設(shè)計這一設(shè) 計原則后來成為我分析y 型三輥連軋機(jī)的堆料與拉斷問題以及基于a d a m s 進(jìn)行連軋機(jī)運動學(xué)和 動力學(xué)仿真分析的一個極有價值的依據(jù) 1 2 寧夏大學(xué)碩十學(xué)位論文第t 章連軋機(jī)軋輥系運動仿真分析 第三章連軋機(jī)軋輥系運動仿真分析 3 1 引言 機(jī)構(gòu)分析是對已有機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu) 運動和動力三方面所作的分析 機(jī)構(gòu)分析的目的在于掌握 機(jī)構(gòu)的組成原理 運動性能和動力性能 以便合理地使用現(xiàn)有機(jī)構(gòu)并充分發(fā)揮其效能 或為驗 證和改進(jìn)設(shè)計提供依據(jù) 對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運動分析時 不考慮引起機(jī)構(gòu)運動的外力 機(jī)構(gòu)中構(gòu)件的 質(zhì)量 彈性和運動副中的間隙對機(jī)構(gòu)運動的影響 而僅從幾何上分析機(jī)構(gòu)的位移 速度和加速度 等運動情況 動力分析用于確定各運動副中的約束反力和主動構(gòu)件的驅(qū)動力或從動構(gòu)件的阻力 以便對機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度計算 動力分析的另一目的是求解機(jī)構(gòu)在已知力作用下的真實運動 本章基于a d a m s 軟件分析連軋機(jī)軋輥系運動性能 為解決軋件拉斷和堵料提供可靠的數(shù)據(jù) 3 2 虛擬樣機(jī)技術(shù)與a d a m s 軟件及接口 1 虛擬樣機(jī)技術(shù)的概念 虛擬樣機(jī)技術(shù)是上世紀(jì)8 0 年逐漸興起 基于計算機(jī)技術(shù)的一個新概念 從國內(nèi)外對虛擬樣 機(jī)技術(shù)的研究可以看出 虛擬樣機(jī)技術(shù)的概念還處于發(fā)展的階段 下面是幾種國內(nèi)有代表性的 對虛擬樣機(jī)技術(shù)的定義論述 a 虛擬樣機(jī)技術(shù)是將c a d 建模技術(shù) 計算機(jī)支持的協(xié)同工作技術(shù) 用戶界面設(shè)計 基于知 識的推理技術(shù) 設(shè)計過程管理和文檔化技術(shù) 虛擬現(xiàn)實技術(shù)集成起來 形成一個基于計算機(jī) 桌面化的分布式環(huán)境以支持產(chǎn)品設(shè)計過程中的并行工程方法 b 虛擬樣機(jī)的概念與集成化產(chǎn)品和加工過程開發(fā) 簡稱i p p d 是分不開的 i p p d 是一個管理 過程 這個過程將產(chǎn)品概念開發(fā)到生產(chǎn)支持的所有活動集成在一起 對產(chǎn)品及其制造和支持過 程進(jìn)行優(yōu)化 以滿足性能和費用目標(biāo) i p p d 的核心是虛擬樣機(jī) 而虛擬樣機(jī)技術(shù)必須依賴i p p d 才能實現(xiàn) c 虛擬樣機(jī)技術(shù)就是在建立第一臺物理樣機(jī)之前 設(shè)計師利用計算機(jī)技術(shù)建立機(jī)械系統(tǒng)的 數(shù)學(xué)模型 進(jìn)行仿真分析并從圖形方式顯示該系統(tǒng)在真實工程條件下的各種特性 從而修改并 得到最優(yōu)設(shè)計方案的技術(shù) d 虛擬樣機(jī)是一種計算機(jī)模型 它能夠反映實際產(chǎn)品的特性 包括外觀 空問關(guān)系以及運 動學(xué)和動力學(xué)特性 借助于這項技術(shù) 設(shè)計師可以在計算機(jī)上建立機(jī)械系統(tǒng)模型 伴之以三維 可視化處理 模擬在真實環(huán)境f 系統(tǒng)的運動和動力特性并根據(jù)仿真結(jié)果精簡和優(yōu)化系統(tǒng) e 虛擬樣機(jī)技術(shù)利用虛擬環(huán)境在可視化方面的優(yōu)勢以及可交互式探索虛擬物體功能 對產(chǎn) 品進(jìn)行幾何 功能 制造等許多方面交互的建模與分析 它在c a d 模型的基礎(chǔ)上 把虛擬技 術(shù)與仿真方法相結(jié)合 為產(chǎn)品的研發(fā)提供了一個全新的設(shè)計方法 在建模和仿真領(lǐng)域比較通用的關(guān)于虛擬樣機(jī)的概念是美國國防部建模和仿真辦公室 d m s o 的定義 d m s o 將虛擬樣機(jī)定義為對一個與物理原型具有功能相似性的系統(tǒng)或者子 1 3 寧夏大學(xué)碩十學(xué)位論文第三章連軋機(jī)軋輥系運動仿真分析 系統(tǒng)模型進(jìn)行的基于計算機(jī)的仿真 而虛擬樣機(jī)則是使用虛擬樣機(jī)來代替物理樣機(jī) 對候選設(shè) 計方案的某一方面的特性進(jìn)行仿真測試和評估的過程 2 a d a m s 的概述 a d a m s 是英文a u t o m a t i cd y n a m i ca n a l y s i so fm e c h a n i c a ls y s t e m s 的縮寫 是由美國m d i 公司開發(fā)的最優(yōu)秀的機(jī)械系統(tǒng)仿真軟件 是目前世界上最具權(quán)威性的 使用范圍最廣泛的機(jī)械 系統(tǒng)動力學(xué)分析軟件 a d a m s 一方面是機(jī)械系統(tǒng)動態(tài)仿真軟件的應(yīng)用軟件 另一方面 又是 機(jī)械系統(tǒng)動態(tài)方針分析開發(fā)工具 其開放的程序結(jié)構(gòu)和多種接口 可以成為特殊行業(yè)用戶進(jìn)行 特殊類型機(jī)械系統(tǒng)動態(tài)仿真分析的二次開發(fā)工具平臺 a d a m s 與先進(jìn)的c a d 的軟件 u g p r o e s o l i d w o r k s 以及c a e 軟件 a n s y s 可以通過計算機(jī)圖形交換保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性 利用a d a m s 軟件建立參數(shù)化模型可以進(jìn)行設(shè)計研究 試驗設(shè)計和優(yōu)化設(shè)計 為系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化 提供了一種高效開發(fā)工具 a d a m s 軟件的特點如下 利用交互式圖形環(huán)境和零件庫 約束庫 力庫建立機(jī)械系統(tǒng)三 維參數(shù)化模型 分析類型包括運動學(xué) 靜力學(xué)和準(zhǔn)靜力學(xué)分析 以及線形和非線形動力學(xué)分析 包含剛體和柔性體分析 具有先進(jìn)的數(shù)值分析技術(shù)和強(qiáng)有力的求解器 使求解快速 準(zhǔn)確 具 有組裝分析和動態(tài)顯示不同模型或同一個模型在某一個過程變化的能力 提供多種 虛擬樣機(jī) 方案 具有一個強(qiáng)大的函數(shù)庫供用戶自定義力和運動發(fā)生器 具有開放式結(jié)構(gòu) 允許用戶集成 自己的子程序 自動輸出位移 速度 加速度和反作用力曲線 仿真結(jié)果顯示為動畫和曲線圖 形 可預(yù)測機(jī)械系統(tǒng)的性能運動范圍 碰撞 包裝 峰值載荷以及計算有限元的輸入載荷 支 持同大多數(shù)c a d f e a 和控制設(shè)計軟件包之間的雙向通信 3 a d k m s 廠v i e w 建模仿真步驟 a 建造模型 建模包含三部分工作 創(chuàng)建零件 有兩種途徑 通過a d a m s v i e w 的零件庫來創(chuàng)建各種簡單的運動單元 零件 j l j l a d a m s e x c h a n g e 引入復(fù)雜的c a d 形體 會影響運行速度 給模型施加約束和運動 給模型旋加各種作用力 b 測試模型 定義測量量 對模型進(jìn)行初步仿真 通過仿真結(jié)果檢驗?zāi)Ｐ椭懈鱾€零件 約束和力是否正 確 c 校驗?zāi)Ｐ?導(dǎo)入實際實驗測試數(shù)據(jù) 與虛擬仿真的結(jié)果進(jìn)行比較 d 模型的細(xì)化 經(jīng)過初步仿真確定了模型的基本運動后 可以在模型中加入更復(fù)雜的單元 如在運動副上 加入摩擦 用線性方程或一般方程定義控制系統(tǒng) 加入柔性連接件等等 使模型與真實系統(tǒng)更 加近似 e 模型的重新描述 為方便設(shè)計 可以加入各種參數(shù)對模型進(jìn)行描述 當(dāng)用戶對模型進(jìn)行了更改 這些參數(shù)自 1 4 寧夏大學(xué)碩十學(xué)位論文第i 章連軋機(jī)軋輥系運動仿真分析 動發(fā)生變化 使相關(guān)改動自動執(zhí)行 優(yōu)化模型 對模型進(jìn)行參數(shù)分析 優(yōu)化設(shè)計 g 定制用戶自己的環(huán)境 用戶可以定制菜單 對話框 或利用宏使許多重復(fù)工作可以自動進(jìn)行 3 3 軋機(jī)軋輥系建模和運動學(xué)仿真分析 3 3 1s o l i d w o r k s 與a d a m s v i e w 之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化 軋輥系的c a d 模型在s o l i d w o r k s 中創(chuàng)建好后 需要利用a d a m se x c h a n g e 模塊把模型文 件導(dǎo)入到a d a m s 軟件中 再給這些部件施加約束 力等關(guān)系 建立軋輥系仿真模型 兩個軟 件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞就存在文件傳輸標(biāo)準(zhǔn)的選擇問題 對于不同標(biāo)準(zhǔn)的q 文件 a d a m s 所能接受的信息也不同 即在文件傳輸?shù)倪^程中 信息丟失的程度不同 而在進(jìn)行動力學(xué)仿真 時 如果模型的信息丟失嚴(yán)重 仿真就可能失敗甚至無法進(jìn)行 所以根據(jù)自己的需求 選用合 適的圖形文件標(biāo)準(zhǔn) 顯得非常重要 其中有i g e s 格式 s t e p 格式和p a r a s o l i d 格式 3 3 2s o l i d w o r k s 軋機(jī)軋輥系模型導(dǎo)入a d a m s s o l i d w o r k s 軋機(jī)軋輥系三維模型導(dǎo)入a d a m s 的步驟如下 通過s o l i d w o r k s 的插件 g e a r t r a x 2 0 0 5 分別建立直齒輪 錐齒輪和1 4 個軋輥 以p a r a s o l i d xt 的文件類型保存 保存 后的后綴名為xt 的文件 再導(dǎo)入a d a m s v i e w 軟件進(jìn)行模型裝配 在a d a m s 軟件中進(jìn)行軋 機(jī)軋輥系幾何建模 為了便于研究 對