高效棒料光整机关键机构的运动仿真和性能分析优化
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摘要
随着制造业和信息业的结合及快速发展，制造企业之间的竞争越来越激烈，要
求企业能够快速响应市场和用户的要求，即满足TQCSE(Time-Quality-Cost-
Service-Environment)五项要求来赢得用户和市场。虚拟制造技术是近十年刚刚出
现的一项新技术，能够快速适应市场和满足用户，利用虚拟和仿真技术对真实产品
制造的动态模拟，节约时间，提高效率。论文结合实际应用课题，利用仿真和虚拟
技术来完成高效棒料光整机的虚拟设计和动态仿真。
高效棒料光整机是一种专门化机床，主要用于钢厂对热轧金属棒料外圆进行
粗、精加工，去除表面杂质、碳层、裂纹和缺陷等，从而获得表面无缺陷、具有较
高尺寸精度和较好表面粗糙度的光亮棒料。目前钢材加工企业之间的竞争非常激
烈，急需高效棒料光整机这样自动化生产线，而国内只有一家企业在生产，设计水
平远远不能快速适应市场，所以论文结合这一实际情况，主要利用ADAMS软件并结
合MATLAB软件建立了高效棒料光整机导向机构三维实体模型，进行运动仿真分析，
用数据和曲线描述仿真结果。同时建立设计变量，将设计点和模型进行参数化，从
而节约大量重复性工作，通过机构和系统优化达到比较理想的设计目的，这样缩短
了设计周期，改善设计水平，为产品的试验和制造提供强有力的理论数据和性能评
价依据，同时也是对虚拟制造技术的研究进行初步的尝试。
With the fast development of the manufacture and information industry, the competition between manufacturing enterprises is fiercer and fiercer. Enterprises must respond the request on the market and user fast, and namely satisfy the five requests-TQCSE (Time-Quality- Cost- Service- Environment) to gain the user and market. VM technology appears just as an new technology in recent 10 years. It can adapt to the market and satisfy the user fast, finish the dynamic simulation about the manufacturing of actual products with VT(Virtual Technology) and ST(Simulation Technology), economize time, and raise the efficiency. The paper combines the application subject to finish the virtual design and dynamic simulation of High-efficient Bar-steel Specialization Lathe with ST and VT.
The High-efficient Bar-steel Specialization Lathe is a kind of specialization lathe, it is used to carry on thick or finish machining to the outside round of the hot-rolled metallic bar steel and get rid of impurities, carbon layer, crack and flaw, etc. in its surface. Then it can produce bright bar-steel with the high size precision and all-right surface roughness and without surface defects. Because the competition among production enterprises of steel is very fierce at present, the High-efficient Bar-steel Specialization Lathe is needed as the automatic production line urgently. But it is made only by one enterprise in our country, and the level of design and manufacturing can far from adapt to the market fast. According to this reality, the three-dimensional entity model about the guide machine of the High-efficient Bar-steel Specialization Lathe is built with ADAMS and MALAB softwares and carried on motion simulation, and the simulation result is described with the data and curve. At the same time, the
design variables are built, design points and models are parameterized. Then a large amount of repetitiveness work is spared, and the ideal design purpose is attained by the optimization of the machine and system. So it can shorten design cycle, improve the design competence and offer powerful theory data and the evidence of performance evaluation for experiment and manufacturing of the products, then this is a try on the study of VT technology.
求企业能够快速响应市场和用户的要求，即满足TQCSE(Time-Quality-Cost-
Service-Environment)五项要求来赢得用户和市场。虚拟制造技术是近十年刚刚出
现的一项新技术，能够快速适应市场和满足用户，利用虚拟和仿真技术对真实产品
制造的动态模拟，节约时间，提高效率。论文结合实际应用课题，利用仿真和虚拟
技术来完成高效棒料光整机的虚拟设计和动态仿真。
高效棒料光整机是一种专门化机床，主要用于钢厂对热轧金属棒料外圆进行
粗、精加工，去除表面杂质、碳层、裂纹和缺陷等，从而获得表面无缺陷、具有较
高尺寸精度和较好表面粗糙度的光亮棒料。目前钢材加工企业之间的竞争非常激
烈，急需高效棒料光整机这样自动化生产线，而国内只有一家企业在生产，设计水
平远远不能快速适应市场，所以论文结合这一实际情况，主要利用ADAMS软件并结
合MATLAB软件建立了高效棒料光整机导向机构三维实体模型，进行运动仿真分析，
用数据和曲线描述仿真结果。同时建立设计变量，将设计点和模型进行参数化，从
而节约大量重复性工作，通过机构和系统优化达到比较理想的设计目的，这样缩短
了设计周期，改善设计水平，为产品的试验和制造提供强有力的理论数据和性能评
价依据，同时也是对虚拟制造技术的研究进行初步的尝试。
With the fast development of the manufacture and information industry, the competition between manufacturing enterprises is fiercer and fiercer. Enterprises must respond the request on the market and user fast, and namely satisfy the five requests-TQCSE (Time-Quality- Cost- Service- Environment) to gain the user and market. VM technology appears just as an new technology in recent 10 years. It can adapt to the market and satisfy the user fast, finish the dynamic simulation about the manufacturing of actual products with VT(Virtual Technology) and ST(Simulation Technology), economize time, and raise the efficiency. The paper combines the application subject to finish the virtual design and dynamic simulation of High-efficient Bar-steel Specialization Lathe with ST and VT.
The High-efficient Bar-steel Specialization Lathe is a kind of specialization lathe, it is used to carry on thick or finish machining to the outside round of the hot-rolled metallic bar steel and get rid of impurities, carbon layer, crack and flaw, etc. in its surface. Then it can produce bright bar-steel with the high size precision and all-right surface roughness and without surface defects. Because the competition among production enterprises of steel is very fierce at present, the High-efficient Bar-steel Specialization Lathe is needed as the automatic production line urgently. But it is made only by one enterprise in our country, and the level of design and manufacturing can far from adapt to the market fast. According to this reality, the three-dimensional entity model about the guide machine of the High-efficient Bar-steel Specialization Lathe is built with ADAMS and MALAB softwares and carried on motion simulation, and the simulation result is described with the data and curve. At the same time, the
design variables are built, design points and models are parameterized. Then a large amount of repetitiveness work is spared, and the ideal design purpose is attained by the optimization of the machine and system. So it can shorten design cycle, improve the design competence and offer powerful theory data and the evidence of performance evaluation for experiment and manufacturing of the products, then this is a try on the study of VT technology.
引文
[1] 宋天虎．积极发展适合我国国情的虚拟制造技术[J]．中国机械工程，1998，9(11) ．
[2] 肖田元，韩向利，杨刚，姚小冬．虚拟制造[J]．工业设计CAD及自动化，1997，4．
[3] 任文涛，崔红光，张波．虚拟制造技术及其在农机产品开发中的应用展望[J]．沈阳农业大学学报， 2001，32(4) ．
[4] 宋天虎．先进制造技术的发展与未来[J]．中国机械工程，1998，9(4) ．
[5] 刘永红．虚拟制造技术及在EW系统设计与制造中的应用[J]．电子对抗技术，2002，17(4) ．
[6] 周杰韩，吴波，杨叔子．虚拟制造系统综述[J]．中国科学基金，2000，14(5) ．
[7] Wiens G J. An overview of virtual manufacturing[A]. In Virtual Manufacturing-Proceeding of 2nd Agile Manufacturing conference (AMC395[C]), Albuquerque, New Mexico, USA 1995,3．
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[12] 袁清珂，赵汝嘉．虚拟制造系统[J]．中国机械工程，1995，6(4) ．
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[15] 熊光楞，李伯虎，柴旭东．虚拟样机技术[J]，系统仿真学报，2001，1．
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