基于五次多項式的伺服壓力機拉深軌跡規劃

摘 要：為實現大型伺服壓力機高效拉深作業，建立了將滑塊運動軌跡劃分為4個區間段的高效拉深工藝模式，通過設置4個關鍵點控制參數即可實現高效拉深工藝軌跡規劃。提出了基于五次多項式的伺服電機柔性加減速控制算法，采用復合形優化算法進行求解，獲得了滿足傳輸機械手空間和時間、伺服電機動態限和熱極限以及壓力機最大速度和最大加速度等約束條件的最優加工工藝軌跡。通過實例，驗證了該加工工藝軌跡規劃及優化方法的正確性和有效性，可作為大型伺服壓力機自動化沖壓生產線的加工工藝軌跡在線規劃方法。

關鍵詞：伺服壓力機；軌跡規劃；五次多項式；拉深工藝

前言

伺服壓力機是采用伺服電機作為動力源的一種新型鍛壓設備，具有復合高效、高精度、高柔性和低噪環保等特點，代表著鍛壓設備的最新發展方向。伺服壓力機較傳統機械壓力機最突出的優勢是其加工工藝軌跡柔性可控，彌補了傳統壓力機沖壓模式固定、工藝適應差等缺點，能夠顯著提高復雜形狀零件、深拉深零件以及高強度鋼板沖壓加工的成形質量和生產效率[1]，已被廣泛用在模具調試和汽車覆蓋件成形領域。

目前，國內外學者對伺服壓力機進行了大量的研究，主要集中在傳動機構構型設計、傳動機構優化設計、仿真計算以及伺服控制系統方面[2-6]，而對于伺服壓力機加工工藝軌跡規劃方面的研究較少。文獻[7]采用NURBS曲線實現伺服壓力機在沖壓作業任務中的特征建模，對沖壓工藝特性曲線進行軌跡規劃，使滑塊沿著理想加工曲線工作。文獻[8]提出了采用Bezier曲線軌跡規劃方法建立伺服壓力機沖壓工藝的通用數學模型，通過優化設計得到電機輸入和滑塊輸出的工藝特性曲線。文獻[9]基于4000kN肘桿式伺服壓力機開發了普通沖壓、靜音沖裁、薄板快速拉深、高效拉深、壓印成形和通用模式等幾種沖壓工藝控制模式，創建了開放式的沖壓工藝程序庫模型，并給出了伺服壓力機靜音沖裁工藝實驗結果。

本文以覆蓋件拉深工藝為研究對象，采用五次多項式規劃伺服壓力機曲柄轉速曲線，建立能夠滿足拉深工藝要求的滑塊運動軌跡。

3 計算結果及分析

5 結束語

5.1 建立了伺服壓力機高效拉深工藝模式，通過設置4個關鍵點控制參數即可實現伺服壓力機加工工藝軌跡規劃，設置簡單、方便，便于現場操作。

5.2 提出了基于五次多項式的伺服電機柔性加減速控制算法，曲柄轉速、加速度和加速度變化連續，避免了加減速過程對設備的沖擊，可用于伺服壓力機拉深軌跡規劃。

參考文獻

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