基于可重構的輪輞壓窩沖孔機的研究.pdf

1、隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術的進步,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)出系列化和個性化的特點。對于輪輞輻條孔的加工,國內外普遍采用輕型沖床加工和剛性自動加工兩種方式。前者產(chǎn)品適應性好,但存在生產(chǎn)效率低、加工精度差、廢品率高等缺點;后者雖然克服了前者的不足,但又存在加工產(chǎn)品單一、系列設備投資大等缺點?？煞裱兄瞥黾婢叨邇?yōu)點同時又彌補二者缺點的輪輞加工“通機”?這是市場的強烈

2、要求!為此,重慶市機電設計研究院立項進行開發(fā),并得到了科技部技術創(chuàng)新基金的無償資助(立項代碼:01C26215110225)。本文在借鑒國外同類設備的先進技術、參考重慶市機電設計研究院研制的剛性輪輞自動壓窩沖孔機基本原理和三腔活塞復合油缸專利技術(專利號ZL00245062.3)的基礎上,針對摩托車輪輞系列產(chǎn)品的成組特性,應用可重構技術的基本內涵,在設計思路、總體布局、機械結構、自動控制等方面實施創(chuàng)新,成功研制可重構輪輞壓窩沖孔機。在此

3、基礎上,對可重構策略、多級重構機理及可重構機床的內涵進行了比較深入的研究,發(fā)明了不對稱齒形鏈結構及其傳動,應用自動控制理論、有限元計算分析和基于PID的液壓控制系統(tǒng)仿真技術對壓窩沖孔工作頭及其控制系統(tǒng)進行了理論研究,制造樣機進行實驗研究并投放市場試生產(chǎn)。經(jīng)過近五年的研究,取得了具有一定理論內涵和市場價值的研究成果。①通過對輪輞產(chǎn)品的材質、規(guī)格、編網(wǎng)要求、窩孔尺寸和窩孔組制等系列化參數(shù)的分析及實驗表明,輪輞產(chǎn)品族具有較好的可重構特性,根據(jù)

4、可重構技術的基本內涵,可據(jù)此進行輪輞壓窩沖孔機的可重構策略研究和樣機研制。②提出了多級重構金字塔模型,并將無級調整納入可重構范疇,豐富了可重構技術內涵。據(jù)此成功制定輪輞壓窩沖孔機的可重構策略:基于輪輞切向角、俯仰角及偏移量等編網(wǎng)參數(shù)的無極系列化,應用調整重構策略;基于輪輞規(guī)格和窩孔尺寸的有極系列化,應用更換重構策略;基于輪輞輻條窩孔組制的系列化和氣門芯孔的加工,應用集成重構策略;基于輪輞材質的系列化,應用創(chuàng)新重構策略;基于上述系列化參數(shù)

5、的有序組合,梯次應用調整重構、更換重構、集成重構和創(chuàng)新重構策略。③根據(jù)可重構策略創(chuàng)新設計輪輞壓窩沖孔機的三級可重構結構。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行一級重構,壓沖組件模塊可根據(jù)輪輞規(guī)格和編網(wǎng)參數(shù)進行二級重構,壓沖工作頭模塊可根據(jù)窩孔尺寸進行三級重構,對于輪輞材質的變化則可通過重構壓窩沖孔軟件模塊予以滿足。研究和實踐證明,該三級可重構結構可滿足輪輞國家標準GB/T13202—1997的所有規(guī)格的輻條孔加工,對于市

6、場用戶的特殊要求只要符合可重構策略也可滿足其加工。④針對升降系統(tǒng)因移動系重量而導致的升降不均衡負荷且頻繁啟動的特殊工況,發(fā)明了不對稱齒形鏈傳動(專利號ZL00132060.2),緩解了嚙合沖擊,提高了抗力學爬高能力,降低了跳齒程度,延長了使用壽命,提高了傳動效率。不對稱齒形鏈傳動在主傳動方向(上升)具有更優(yōu)越的傳動性能,同時在副傳動方向(下降)同樣具有滾子傳動鏈的基本性能。⑤通過對壓窩沖孔工作頭建立數(shù)學模型進行有限元數(shù)值分析,并進行試驗

7、模態(tài)計算,求出了固有頻率及其在固有頻率下的振型。應用AMESim液壓仿真軟件對液壓控制系統(tǒng)進行建模和運動仿真,分析其動態(tài)特性。對比分析表明:有限元模態(tài)計算和試驗模態(tài)得到的固有頻率基本一致,其誤差不超過5％,驗證了有限元模態(tài)計算和試驗模態(tài)計算的準確性,進一步說明了壓窩沖孔工作頭具有較好的沖擊穩(wěn)定性。⑥研制可重構輪輞壓窩沖孔機樣機二臺投放市場,對不同材質、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)品族進行中小批量生產(chǎn)。結果表明:樣機完全適

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