基于虚拟样机H型钢高频焊接生产线的研究

摘要

H型钢强度高、结构自重轻和设计灵活，得到广泛的应用，带动了数以百计的新兴产业的发展。随着建筑业、桥梁业的不断发展，H型钢的应用也是越来越广泛，尤其是薄壁H型钢的需求量也越来越大。H型钢高频焊接自动化生产线因其生产效率高、精度高、容易控制等特点，逐渐发展成为H型钢制造成型的主要方法。因此，研究和设计一条高频焊接H型钢生产线是具有很重要的现实意义。对此，本文在了解国内外H型钢生产线的研究及应用状况的基础上，对H型钢高频焊接生产线中的关键设备进行了设计，为实现薄壁H型钢高频焊接自动化生产实体样机的建立提供了重要的参考。 论文首先分析了H型钢生产线的研究现状及应用前景，然后在前人的基础上，综合、归纳并设计了一种H型钢高频焊接装置的方案，利用三维造型软件SOLIDWORKS对整条生产线进行了三维实体建模，并在COSMOSMOTION软件中对整条生产线和关键设备实现了运动学和动力学仿真模拟。 论文对H型钢高频焊接生产线的矫平机、去毛刺机、腹板墩粗机等主要设备的运动学作了深入的理论分析，依据实际情况对生产线主要设备的运动模型作了简化，建立了主要设备的动力学方程，得出了主要设备的驱动力矩，并采用参数化特征建模技术完成了H型钢高频焊接生产线以及主要设备的所有零件的虚拟建模，得到了所有零件的虚拟模型，接着使用虚拟装配技术完成部件和整体的虚拟装配，得到了生产线关键设备的虚拟数字模型，并且进行了模型静态干涉检验，最后在虚拟数字样机模型的基础上进行了运动仿真。 论文通过对生产线主要设备的动力学研究，为生产线的设计、参数设置提供了理论依据及指导，从而为进一步优化设计新产品的开发提供初步的理论依据。应用虚拟样机技术缩短了产品的开发周期、降低了开发成本、为焊接生产线的开发创新探索了新的思路与方法、也为今后在机械设计中虚拟样机的使用积累了经验。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1课题的研究目的和意义

1.1.1课题来源

1.1.2目的和意义

1.2国内外研究现状

1.2.1 H型钢生产工艺国内外发展概况

1.2.2虚拟样机技术的发展及应用

1.3目前存在的关键技术问题

1.4研究内容

第2章H型钢生产线关键设备运动分析理论基础

2.1引言

2.2刚体动力学

2.2.1刚体绕定轴转动微分方程的建立

2.2.2刚体平面微分方程的建立

2.3动力学普遍方程和拉格朗日方程的建立

2.3.1动力学普遍方程的建立

2.3.2拉格朗日方程的建立

2.4矫平理论

2.4.1矫平机结构参数设计

2.4.2矫平机力能参数设计

2.5本章小结

第3章 H型钢生产线总体方案设计

3.1前言

3.2焊接生产线的介绍

3.2.1刚性焊接生产线

3.2.2柔性焊接生产线

3.3高频焊接生产线总体方案设计

3.4关键设备的设计与研究

3.4.1矫平机

3.4.2腹板镦粗机

3.4.3去毛刺机

3.5本章小结

第四章H型钢关键设备的三维建模

4.1虚拟样机概述

4.1.1SoIi dWorks简介

4.1.2虚拟样机概念

4.2工作装置和零件参数化特征建模

4.2.1工作装置零件参数化特征建模过程

4.2.2矫平机及零件的建模

4.2.3去毛刺机及零件的建模

4.2.4成型矫平机及零件的建模

4.3主要设备的虚拟装配

4.3.1虚拟装配技术概述

4.3.2基于SoIid Works主要设备的虚拟装配

4.4小结

第五章 H型钢生产线主要设备工作过程运动仿真

5.1 Solid Works的cosmos motion模块介绍

5.2H型钢主要设备的运动仿真

5.2.1翼板矫平机的运动仿真

5.2.2去年刺机的运动仿真

5.2.3成型矫平机的运动仿真

5.3H型钢生产线的运动仿真

5.3.1高频焊接前处理运动仿真

5.3.2高频焊接后处理运动仿真

5.4本章小结

第六章全文总结

6.1结论

6.2研究与展望

参考文献

致谢

附录1攻读硕士期间发表的论文