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型材２Ｄ 张臂式拉弯机构运动仿真及夹钳轨迹自动生成——金朝海周贤宾型材２Ｄ 张臂式拉弯机构运动仿真及夹钳轨迹自动生成金朝北京航空航海天大学， 北京， １０００８３周贤宾摘要： 针对法国Ａ Ｃ Ｂ 公司的型材２Ｄ 张臂式拉穹设备， 基于Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ 开发了型材拉弯机构运动仿真系统。 该系统能够按照控制型材变形量的模式生成夹错的空间位置轨迹并对机构的运动进行动画仿真， 同时可以输出动力显式有限元模拟软件所需的夹钳位移（ 或速度）边界条件， 解决了位移控制模式下型材拉弯有限元模拟时夹钳轨迹难以设计的问题。 根据有限元模拟计算的结果可以对夹钳的运动轨迹进行不断调整， 直到获得满意的结果， 从而实现夹钳轨迹的优化。关键词： 型材； 张臂式拉弯； 机构仿真； 有限元模拟； 优化中图分类号： Ｔ Ｇ ３８ ６文章编号： １０ ０ ４ —１３２Ｘ （ ２０ ０ ６）Ｓ ２—０ ０ ９ ９ 一０ ４ 。Ｐ ｒ ｏ ｆ ｉｌｅ２ ＤＳ ｔｒ ｅｔｃｈ － － ｗ ｒ ａ ｐ Ｂ ｅ ｎ ｄ ｉｎ ｇＭ ａ ｃ ｈ ｉｎ ｅＡ ｎ ｉｍ ａ ｔｉｏ ｎ ａ ｎ ｄＪａ ｗＷ ｒ ａ ｊｅｃｔｏ ｒ ｙＡ ｕ ｔｏ ｍ ａ ｔｉｃＧ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔｉｏ ｎＪｉｎＣ ｈ ａ ｏ ｈ ａ ｉＺ ｈ ｏ ｕ Ｘ ｉａ ｎ ｂ ｉｎＢ ｅ ｉｈ ａ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉｖ ｅｒ ｓｉｔｙ ， Ｂ ｅｉｊｉｎ ｇ ， １０ ０ ０ ８ ３Ａ ｂ ｓｔｒ ａ ｃ ｔ： Ａｍ ａ ｃ ｈ ｉｎ ｅ ａ ｎ ｉｍ ａ ｔｉｏ ｎｓｙ ｓｔｅ ｍｗ ａ ｓ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌｏ ｐ ｅ ｄｂ ａ ｓｅ ｄ ｏ ｎ Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ ｔｏ ｓｉｍ ｕ ｌａ ｔｅ ２ Ｄｓｔｒ ｅ ｔｃ ｈ—ｗ ｒ ａ ｐ ｂ ｅ ｎ ｄ ｉｎ ｇｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓｓｏ ｆｐ ｒ ｏ ｆ ｉｌｅｓｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｔｈ ｅｄ ｉｓｐ ｌａ ｃ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔｃ ｏ ｎ ｔｒ ｏ ｌｆ ｏ ｒ ｍ ｉｎ ｇｍ ｏ ｄ ｅ ． Ｔ ｈ ｅｓｙ ｓｔｅ ｍｉｓ ａ ｂ ｌｅｔｏｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｅｔｈ ｅｔｒａ ｊｅｃｔｏ ｒｙｏ ｆｊａ ｗ ｓ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉｎ ｇ ｔ ｏｇ ｉｖ ｅ ｎｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｔｉｏ ｎ ｌｅｖ ｅｌ ａ ｎ ｄｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔｔｈ ｅｄ ｉｓｐ ｌａ ｃ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔｏ ｒｖ ｅ ｌｏ ｃ ｉｔｙ ｂ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｒ ｙｃ ｏ ｎ ｄ ｉｔｉｏ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒｄ ｙ ｎ ａ ｍ ｉｃ－ － ｅ ｘ ｐ ｌｉｃｉｔｆ ｉｎ ｉｔｅ ｅ ｌｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓｉｍ ｕ ｌａ ｔｉｏ ｎ ｏ ｆ ｔｈ ｅｂ ｅ ｎ ｄ ｉｎ ｇ ． ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓｓ，ｗ ｈ ｉｃ ｈ ａ ｒ ｅｄ ｉｆ ｆ ｉｃｕ ｌｔ ｔｏ ｄ ｅ ｔｅ ｒ ｍ ｉｎ ｅｍ ａ ｎ ｕ ａ ｌｌｙ ． Ｂ ａ ｓｅ ｄｏ ｎ ｔｈ ｅｓｉｍ ｕ ｌａ ｔｉｏ ｎ ， ｔｈ ｅｔｒａ ｊｅｃｔｏ ｒｙｏ ｆｊａ ｗ ｓｃ ａ ｎ ｂ ｅａ ｄ ｊｕ ｓ—ｔｅ ｄｉｔｅ ｒ ａ ｔｉｖ ｅ ｌｙｕ ｎ ｔｉｌ ｔｈ ｅｏ ｐ ｔｉｍ ｉｚ ａ ｔｉｏ ｎｉＳ ｒｅａ ｌｉｚｅｄ ．Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒｄ ｓ： ｐ ｒｏ ｆ ｉｌｅ； ｓｔｒｅｔｃｈ － － ｗ ｒａ ｐ ｂ ｅ ｎ ｄ ｉｎ ｇ ； ｍ ａ ｃ ｈ ｉｎ ｅａ ｎ ｉｍ ａ ｔｉｏ ｎ ； ｎ ｕ ｍ ｅ ｒ ｉｃ ａ ｌ ｓｉｍ ｕ ｌａ ｔｉｏ ｎ ； ｏ ｐ ｔｉｍ ｉｚ ａ ｔｉｏ ｎ０引言型材零件广泛应用于航空航天飞行器、 汽车等的骨架零件中［ ¨ 。 拉弯是挤压型材最为常见的加工方法之一， 其基本原理是在毛料弯曲的同时施加切向拉力以克服内侧的起皱， 同时也可改善截面内的应力分布， 从而减少回弹， 提高外形精收稿日期； ２０ ０ ６—０ ７ —１７基金项目： 国家自然科学基金资助项目（ ５０ ５０ ５０ ０ １）度［ ２］。 型材拉弯的最大特点是回弹量。 零件贴模度好。目前， 型材拉弯工艺主要还是沿用传统的拉弯方法， 即先根据经验初定拉弯工艺参数， 再试验验证并对工艺参数作适当调整， 然后进行批量生产。 这种加工方式的缺点是浪费材料、 成本高、 制造周期长。有限元分析作为一种重要的分析工具， 其作用日益为人们所认识。 通过对型材拉弯过程的有［ ２］［ ３］［ ４ ］ＩＳ ］周飞， 苏丹． 有限体积法模拟铝型材挤压成形过程Ｅ Ｊ３． 中国有色金属学报， ２００３， １３（ １）： ６５－ ７ ０．Ａ ｕ ｋ ｒ ｕ ｓｔＴ ． Ｃ ｏ ｕ ｐ ｌｅ ｄＦ Ｅ Ｍ ａ ｎ ｄＴ ｅ ｘ ｔｕ ｒ ｅＭ ｏ ｄ ｅ ｌｌｉｎ ｇｏ ｆＰ ｌａ ｎ ｅＳ ｔｒ ａ ｉｎ Ｅ ｘ ｔｒ ｕ ｓｉｏ ｎ ｏ ｆ ａ ｌｌ Ａ ｌｕ ｍ ｉｎ ｉｕ ｍＡ ｌｌｏ ｙ ［ Ｊ］．Ｉｔｅ ｒ ｎ ａ ｔｉｏ ｎ ａ ｌＪｏ ｕ ｒｎ ａ ｌ ｏ ｆＰ ｌａ ｓｔｉｃｉｔｙ ， １９ ９ ７ ． １３（ １／ｚ ）：１１１－ １２５．刘儒勋． 数值模拟方法和运动界面追踪［ Ｍ ］． 合肥：中国科学技术大学出版社。 ２００１．Ｈ ｉｒ ｔ ＣＷ ， Ｎ ｉｃｈ ｏ ｌｓ ＢＤ ． Ｖ ｏ ｌｕ ｍ ｅ ｏ ｆ Ｆ Ｉｕ ｉｄ （ Ｖ Ｏ Ｆ ）Ｍ ｅ ｔｈ ｏ ｄｆ ｏ ｒ ｔｈ ｅ Ｄ ｙ ｎ ａ ｍ ｉｃ ｓｏ ｆＦ ｒ ｅ ｅ Ｂ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｒｉｅｓ［ Ｊ］．Ｊｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｏ ｍ ｐ ｕ ｔａ ｔｉｏ ｎ ａ ｌ Ｐ ｈ ｙ ｓｉｃ ｓ， １９ ８ １， ３９ ： ２ ０ １—２２５．Ｅ ６ ］Ｆ ｅ ｒ ｚ ｉｇ ｅ ｒＪ Ｈ ， Ｐ ｅ ｒ ｉｃ Ｍ ． Ｃ ｏ ｍ ｐｕ ｔａ ｔｉｏ ｎ ａ ｌ Ｍ ｅ ｔｈ ｏ ｄ ｓ ｆ ｏ ｒＦ ｌｕ ｉｄＤ ｙ ｎ ａ ｍ ｉｃｓ［ Ｍ ３． Ｂ ｅｒｌｉｎ ： Ｓ ｐ ｒｉｎ ｇ ｅｒ—Ｖ ｅｒｌａ ｇ ，２０ ０ ２： ３７ ３－ ３８ １．（ 编辑苏卫国）作者简介： 妻淑梅， 女， １９ ７ ９ 年生． 山东大学模具工程技术研究中心博士研究生． 主要研究方向为材料塑性成形仿真与模具技术。 赶曩群， 男， １９ ６ ２年生。 山东大学模具工程技术研究中心教授、 博士研究生导师。 王既。 男， １９ ８ １年生． 山东大学模具工程技术研究中心博士研究生。?９ ９ ?