十桿雙動拉延式壓力機的參數化設計和運動仿真分析

摘 要：主要研究了基于Visual Basic 6.0的十桿雙動拉延式壓力機的運動分析軟件的開發，實現了十桿雙動拉延式壓力機的設計參數化，并且能夠進行運動仿真。同時通過運動仿真實時生成內、外滑塊的運動特性曲線，讓我們能夠直觀的看出所設置的參數的優劣。

關鍵詞：參數化設計；運動仿真；壓力機

0 前言

雙動壓力機主要用來拉延形狀較為復雜的零件，這種壓力機的主要特點是具有兩個滑塊。外滑塊用于壓邊，內滑塊用于拉延，在壓緊角內，最理想的狀態是外滑塊不動，但是該機構的外滑塊不可避免的有微小的波動。拉延工藝要求外滑塊的波動量為0.03～0.05毫米，像外滑塊傳動機構這樣復雜而要求較高的機構，僅靠人的經驗，用傳統的作圖方法來確定是很困難的，往往使得外滑塊的波動量達不到拉延工藝的要求。應此，就必須研究新的方法來改善現代壓力機的工藝水平。現代計算機技術的發展剛好能很好的解決這個問題。利用Visual Basic6.0開發出了一種軟件，來分析壓力機的運動規律和特性，把壓力機的桿長等參數設為變量并且允許使用者自行根據需要修改，實現了十桿雙動拉延式壓力機的設計參數化，并且能夠進行運動仿真。同時通過運動仿真實時生成內、外滑塊的運動特性曲線，讓我們能夠直觀的看出所設置的參數的優劣。對于壓力機的研究和開發必定起到很好的幫助作用。

1 對機構進行運動分析

我們很快就能發現壓力機機構由3個四桿機構、1個五桿機構以及2個曲柄滑塊機構等六個連桿回路組成。其中，3個四桿機構分別是OABC回路、CDEF回路、FGHO回路；五桿機構是FGnHnAO回路；2個曲柄滑塊機構分別是OMN回路和OAHnMn回路。

結合上面的分析，本文利用矢量解析法，分別對組成此十桿雙動壓力機的每個回路進行分析。建立位移、速度和加速度的矢量方程。確定求解十桿壓力機各個鉸鏈點坐標的公式 ，內外滑塊位移、速度、加速度計算公式，以及各桿的角位移、角速度和角加速度的計算公式。

2 軟件系統結構的總體設計

本軟件包含兩個模塊：運動分析主模塊和參數設置模塊。

在總體規劃階段，設計了如下幾個關鍵子過程：

①計算子過程——Sub calculate()，用來計算運動分析過程中要用到的一些參數，任意時刻各個鉸鏈點的軌跡坐標，桿的角速度和角加速度，內滑塊的位移、速度和加速度，外滑塊的位移、速度和加速度等等。

②運動仿真演示的顯示子過程——Sub Show1()，通過一個定時器利用基本畫圖語句line，circle等把任意時刻的壓力機機構簡圖畫出來，在圖片控件PictureBox1中顯示。

④數據結果顯示子過程——Sub DataShow()，把任意時刻的數據結果顯示在表格控件MSFlexGrid中。

⑤數據結果繪圖子過程——Sub Show2()，把任意時刻的數據結果顯示在圖片框PictureBox2中。

⑥保存子過程——Sub SaveToWord()，把所有的數據結果保存到Word文檔中去。

3 參數化設計實例與結果分析

默認參數條件下，驅動桿OA長13mm（這里的參數不是壓力機實際長度，只是機構簡圖里面OA桿的尺寸），其內外滑塊的位移曲線。

在參數設置界面里面設置OA為10mm之后的內外滑塊的位移。

通過比較很容易看出來，如果設置OA桿長為10mm外滑塊在壓緊的時候波動量較小，工藝特性較好。

當然這只是改動了一個參數而已，從這個小例子就可以看出來借助本軟件進行十桿雙動拉延式壓力機的參數化設計是相當方便的。

4 結論

利用Visual Basic 6.0開發的十桿雙動拉延式壓力機的輔助設計軟件不僅能夠動態地為我們演示此復雜機構的運動情況，而且可以允許我們在參數設置界面里面修改壓力機的尺寸參數，從而實現參數化設計。

參考文獻

[1]安子軍.機械原理[M]．北京：機械工業出版社，1997.

[2]謝步瀛等.Visual Basic計算機繪圖實用技術[M]．北京:電子工業出版社，2004.

[3]曹惟慶．連桿機構的分析與綜合[M]．北京：科學出版社，2002.