伺服压力机冲压运动设计与交互式设计系统开发研究

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1、上海交通大学硕士学位论文伺服压力机冲压运动设计与交互式设计系统开发研究硕士研究生：黄京学号：1110209080导师：郭为忠教授申请学位：工学硕士学科：机械设计及理论所在单位：机械与动力工程学院答辩日期：2014年2月授予学位单位：上海交通大学DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterONTHEDESIGNOFSERVOSTAMPINGMOTIONANDDEVELOPMENTOFINTERACTIVEDESIGNSYSTEMSCandidate：HuangJingStudentID:11102

2、09080Supervisor：Prof.GuoWeizhongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MechanicalDesignandTheoryAffiliation：SchoolofMechanicalEngineeringDateofDefense：Feb.2014Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversity万方数据万方数据上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文《伺服压力机冲压运动设计与交互式设计系统开发研究》，是本人

3、在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用

4、本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日伺服压力机冲压运动曲线设计与交互式设计系统开发研究摘要伺服压力机是采用大功率伺服电机驱动的新型可编程压力机，冲压运动设计是其走向更广泛应用必须解决的核心问题。本课题在国家自然科学基金（51275284，50875161）、教育部新世纪优秀人才支持计划（NCET-10-0567）和机械系统与振动国家重点实验室重点课题（MSV-ZD-2010-02）资助下，开展了以下研究工作：首先，在NURBS几何曲线中引入时间参量，提出了空间运动曲线的时变NURBS建模方法，给出了速度和加速

5、度表达方法。为便于在设计运动曲线时能针对任意给定关键点任意设置其位置、速度和/或加速度信息，提出了适合运动曲线拟合的时变NURBS混合阶次插值方法，为伺服冲压运动设计提供了建模工具。在此基础上，针对冲压空间中冲压滑块运动，提出了基于时变NURBS的伺服冲压运动全域建模设计方法。分析了插值条件选取对于伺服冲压运动曲线性能的影响。借鉴NURBS几何曲线的平整算法，提出了伺服冲压保压段运动曲线的生成算法。结合典型工艺的技术要求和特点，开发了七种典型工艺模式的时变NURBS参数化模型。以某型汽车翼子板成形的冲压运动为例进行重新设计，在提高生产率的同时进一步提高了产品质量。为进一步提升冲压生产效率

6、，提出了基于时变NURBS的伺服冲压运动跨空间分段拼接建模设计方法，将伺服冲压过程分解为快速进给、负载作业、快速回退三个阶段。将负载作业区段的运动规划放在冲压空间中进行。将快速进给和快速回退阶段的运动规划放在驱动空I间中进行，给出了基于5控制点2次时变NURBS曲线的柔性S型加减速算法。通过给出三段工艺曲线之间的拼接规则，生成了完整的冲压运动曲线，在保证零件成形质量的同时缩短了冲压生产周期。在上述建模基础上开发了交互式运动曲线和冲压运动的设计软件。为此，提出了交互式运动设计的图形交互算法，构建了关键点和非关键点的后台算法。为便于伺服压力机数控指令生成，提出了时间均匀离散算法。针对某型汽车

7、侧围板成形进行了伺服冲压运动设计，在保证质量的前提下提高了生产节拍。关键词：伺服压力机、运动设计、时变NURBS、全域建模、分段拼接建模、交互式设计IIONTHEDESIGNOFSERVOSTAMPINGMOTIONANDDEVELOPMENTOFINTERACTIVEDESIGNSYSTEMSABSTRACTServomechanicalpressisanewkindofpressesdrivenbyhigh-powerservo