大型锻造操作机提升机构优化设计
锻造操作机是用来生产和制造锻件的基础设备之一，它被用来和锻压机一起使用来完成锻造过程，它的应用可以对增加锻造的生产速度与锻件的质量。本文中利用运动学对锻造操作机提升机构进行了分析，从而建立了它的运动模型，在这之后利用ADAMS对它进行优化分析及设计。将不同情况的仿真结果与优化结果对比分析，实验结果说明钳杆在做提升运动时，它在水平方向上运动误差很小时，获得的锻造操作机提升机构优化设计尺寸。关键词 锻造操作机，提升机构，优化设计
目录
1 绪论 1
1. 1 引言 1
1. 2 研究的主要内容 2
2 锻造操作机的发展状况 2
2. 1 锻造操作机简介 2
2. 2 国外锻造操作机的发展情况 3
2. 3 国内锻造操作机的发展情况 4
3 锻造操作机关键技术研究 5
3. 1 锻造操作机机构构型 5
3. 2 锻造操作机机构优化设计 6
4 锻造操作机运动学分析 6
5 提升机构优化模型的建立及求解 10
5. 1 目标函数的建立 10
5. 2 约束条件 11
5. 3 利用Adams进行优化分析 11
5.3.1 adams软件介绍 11
5.3.2 优化结果分析 13
结 论 15
致 谢 16
参 考 文 献 17
1绪论
1.1引言
国家经济建设的发展受到了装备制造产业的巨大影响，在这些产业之中大型锻件现在成为我国装备制造产业技术瓶颈与重要基础，它现在变成了目前为止供应十分紧张的产品，大型锻件的锻造技术和锻造设备的现代化研发受到了国内外的高度重视。伴随着我国经济的迅速发展，基础建设快速推动了我们国家船舶、动力、冶金、交通运输、电力等产业的迅速发展，这些产业的不断蓬勃的发展对大型锻件的可靠性与和安全性方面都提出了严格的要求，跟着如今大型设备生产产业的迅速成长，对大型锻件的形状与控制技术的要求变得越来越严格，所以加快对大型锻件生产技术的研发速度将成 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
为各国推进工业化生产的重要基础。
现在对外形进行大型化、技术要求高、加工准确度高是大型锻件的目前所要走的方向。所以，为了提高自己国家的经济发展水平，世界上的许多专家学者对设备的专业化的研发与锻件的制造技术都是在密切关注的。和科学水平比较先进的国家相比较的话，现在我国在大型锻件的制造和生产领域上和这些发达的国家拥有着显著的距离，这些距离表现在制造大型锻件的加工装备上，在加工生产工艺上也存在着很大的距离，这些距离严重影响了我国经济的发展，它在一定程度上影响着我国发展战略的顺利实施。所以，大型锻件生产产业的发展受到我国的密切关注，并且在此基础上增加了较多的物力和人力。于2006年我国顺利通过了《国务院对于加快发展装备生产产业的相关建议》与《国家中长期的技术保障与科学发展计划》，并在2009年提出要提高基础原件、大型锻件等一系列相关产品的科学水平的措施，这成为了我国设备制造业发展计划的关键基础。科技部提出要将锻造产业的装配和科学技术的研究与探讨作为一个重点的科研计划来完成，这充分表明了我国十分关注锻造产业的发展。
锻造操作机是提高大型锻件工艺性能的重要装备，传统的锻件是利用压力机与行车一起进行锻造加工，生产效率相对较低，原料利用率非常低，从而造成资源的过大消耗，在使用成本上有很大的问题。锻造操作机已经成为锻造成套装备的重要组成部分，对增加锻造工艺水平和提高锻件精度具有着显著的影响。目前来说，锻造装备整体工艺不的断发展是锻造产业的发展趋势，以前低生产效率高能耗的锻造装备必将被越来越高效实现联动的锻造操作机系统所取代。大型锻件等关键基础装备的生产制造的能力，关系到国家经济的发展甚至到综合国力的比拼。所以锻造操作机在国际上越 来越被发达国家和发展中国家所重视。我国作为设备制造大国，对大型锻件的需求很高，但大型锻件的生产能力、生产质量及效率都无法和发达国家相比，日本锻件材料利用率超过75%，而我国仅只有50%左右，我国领土范围较广，从材料的利用效率可以看出我国在大型锻件领域只是一个需求大国，而不是一个技术大国，这一情况对我国相关产业的发展造成了严重的制约作用。目前国外已掌握了200t以上级别锻造操作机的核心技术，而我国技术水平远落后于国际先进水平，对于相关厂家而言只能进口高性能的锻造操作机来满足产业的发展需求，要打破我国在锻造操作机的不利局面，我们必须加快独立创新操作机技术的步伐，赶超国际先进水平。
因此，目前我国的锻造操作机市场科技水平有限，锻件的生产能力与科技水平还没有达到国家的发展要求。同时我国对于完全自主产权的锻造操作机制造技术掌握相对较弱，自主研发锻造操作机必定能够快速提高我国重装领域的发展水平。而对锻造操作机的机构进行设计与优化，能够提前为大型锻造操作机的研发工作做好充分的准备。为此，说明书的目的就是在以往锻造机的基础上进行优化设计，使用ADAMS软件进行分析优化。
1.2 研究内容
本课题的主要内容是
1.熟悉锻造操作机的主要结构和工作原理；
2.熟悉优化设计原理与方法
3.建立锻造操作机提升机构优化设计目标函数。
锻造操作机一般是在很大载荷的情况下干活的工业机器人，是大型锻件生产不可或缺的重要装备，它拥有2个明显的特点：
第一点，锻造操作机的自由度和其他机器相比较十分多，并且它们之间彼此耦合，所以它的运动学求解过程十分复杂。
第二点，因为锻造操作机在工作的时候负载很大，且工作环境比较恶劣，对结构进行优化设计可以大大提高它的工作效率。
2锻造操作机的发展状况
2.1锻造操作机简介
锻造操作机最主要的功能是在工厂抓取锻件来达到锻造过程需要的工件转动、缓 冲和进给运动的目的，是完成锻造工业化与自动化的基础装备。在锻造的时候使用锻造操作机能明显增加产品的质量，提高生产的效率，降低人们的工作负担即劳动强度。
为了完成锻造的工艺要求，锻造操作机的主要作用是快速控制锻件的位置，它的重点工作是:搬运锻件，迅速准确地控制判断出锻件位置，顺应锻压的过程。因此，锻造操作机在运用过程中需要实现以下几种运动：
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1 绪论 1
1. 1 引言 1
1. 2 研究的主要内容 2
2 锻造操作机的发展状况 2
2. 1 锻造操作机简介 2
2. 2 国外锻造操作机的发展情况 3
2. 3 国内锻造操作机的发展情况 4
3 锻造操作机关键技术研究 5
3. 1 锻造操作机机构构型 5
3. 2 锻造操作机机构优化设计 6
4 锻造操作机运动学分析 6
5 提升机构优化模型的建立及求解 10
5. 1 目标函数的建立 10
5. 2 约束条件 11
5. 3 利用Adams进行优化分析 11
5.3.1 adams软件介绍 11
5.3.2 优化结果分析 13
结 论 15
致 谢 16
参 考 文 献 17
1绪论
1.1引言
国家经济建设的发展受到了装备制造产业的巨大影响，在这些产业之中大型锻件现在成为我国装备制造产业技术瓶颈与重要基础，它现在变成了目前为止供应十分紧张的产品，大型锻件的锻造技术和锻造设备的现代化研发受到了国内外的高度重视。伴随着我国经济的迅速发展，基础建设快速推动了我们国家船舶、动力、冶金、交通运输、电力等产业的迅速发展，这些产业的不断蓬勃的发展对大型锻件的可靠性与和安全性方面都提出了严格的要求，跟着如今大型设备生产产业的迅速成长，对大型锻件的形状与控制技术的要求变得越来越严格，所以加快对大型锻件生产技术的研发速度将成 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
为各国推进工业化生产的重要基础。
现在对外形进行大型化、技术要求高、加工准确度高是大型锻件的目前所要走的方向。所以，为了提高自己国家的经济发展水平，世界上的许多专家学者对设备的专业化的研发与锻件的制造技术都是在密切关注的。和科学水平比较先进的国家相比较的话，现在我国在大型锻件的制造和生产领域上和这些发达的国家拥有着显著的距离，这些距离表现在制造大型锻件的加工装备上，在加工生产工艺上也存在着很大的距离，这些距离严重影响了我国经济的发展，它在一定程度上影响着我国发展战略的顺利实施。所以，大型锻件生产产业的发展受到我国的密切关注，并且在此基础上增加了较多的物力和人力。于2006年我国顺利通过了《国务院对于加快发展装备生产产业的相关建议》与《国家中长期的技术保障与科学发展计划》，并在2009年提出要提高基础原件、大型锻件等一系列相关产品的科学水平的措施，这成为了我国设备制造业发展计划的关键基础。科技部提出要将锻造产业的装配和科学技术的研究与探讨作为一个重点的科研计划来完成，这充分表明了我国十分关注锻造产业的发展。
锻造操作机是提高大型锻件工艺性能的重要装备，传统的锻件是利用压力机与行车一起进行锻造加工，生产效率相对较低，原料利用率非常低，从而造成资源的过大消耗，在使用成本上有很大的问题。锻造操作机已经成为锻造成套装备的重要组成部分，对增加锻造工艺水平和提高锻件精度具有着显著的影响。目前来说，锻造装备整体工艺不的断发展是锻造产业的发展趋势，以前低生产效率高能耗的锻造装备必将被越来越高效实现联动的锻造操作机系统所取代。大型锻件等关键基础装备的生产制造的能力，关系到国家经济的发展甚至到综合国力的比拼。所以锻造操作机在国际上越 来越被发达国家和发展中国家所重视。我国作为设备制造大国，对大型锻件的需求很高，但大型锻件的生产能力、生产质量及效率都无法和发达国家相比，日本锻件材料利用率超过75%，而我国仅只有50%左右，我国领土范围较广，从材料的利用效率可以看出我国在大型锻件领域只是一个需求大国，而不是一个技术大国，这一情况对我国相关产业的发展造成了严重的制约作用。目前国外已掌握了200t以上级别锻造操作机的核心技术，而我国技术水平远落后于国际先进水平，对于相关厂家而言只能进口高性能的锻造操作机来满足产业的发展需求，要打破我国在锻造操作机的不利局面，我们必须加快独立创新操作机技术的步伐，赶超国际先进水平。
因此，目前我国的锻造操作机市场科技水平有限，锻件的生产能力与科技水平还没有达到国家的发展要求。同时我国对于完全自主产权的锻造操作机制造技术掌握相对较弱，自主研发锻造操作机必定能够快速提高我国重装领域的发展水平。而对锻造操作机的机构进行设计与优化，能够提前为大型锻造操作机的研发工作做好充分的准备。为此，说明书的目的就是在以往锻造机的基础上进行优化设计，使用ADAMS软件进行分析优化。
1.2 研究内容
本课题的主要内容是
1.熟悉锻造操作机的主要结构和工作原理；
2.熟悉优化设计原理与方法
3.建立锻造操作机提升机构优化设计目标函数。
锻造操作机一般是在很大载荷的情况下干活的工业机器人，是大型锻件生产不可或缺的重要装备，它拥有2个明显的特点：
第一点，锻造操作机的自由度和其他机器相比较十分多，并且它们之间彼此耦合，所以它的运动学求解过程十分复杂。
第二点，因为锻造操作机在工作的时候负载很大，且工作环境比较恶劣，对结构进行优化设计可以大大提高它的工作效率。
2锻造操作机的发展状况
2.1锻造操作机简介
锻造操作机最主要的功能是在工厂抓取锻件来达到锻造过程需要的工件转动、缓 冲和进给运动的目的，是完成锻造工业化与自动化的基础装备。在锻造的时候使用锻造操作机能明显增加产品的质量，提高生产的效率，降低人们的工作负担即劳动强度。
为了完成锻造的工艺要求，锻造操作机的主要作用是快速控制锻件的位置，它的重点工作是:搬运锻件，迅速准确地控制判断出锻件位置，顺应锻压的过程。因此，锻造操作机在运用过程中需要实现以下几种运动：
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