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基于ABAQUS的冲压机器人执行机构碰撞仿真分析及结构优化汇报人：2024-01-17

目录CONTENTS引言冲压机器人执行机构设计及建模基于ABAQUS的碰撞仿真分析结构优化设计及仿真验证实验验证与结果分析结论与展望

01引言

工业机器人应用广泛随着工业4.0的发展，工业机器人在制造业中的应用越来越广泛，冲压机器人是其中的重要代表。碰撞问题亟待解决在执行冲压任务时，机器人执行机构可能会与工件或模具发生碰撞，导致设备损坏、生产停滞等严重后果。仿真分析的重要性通过仿真分析可以预测碰撞行为，优化执行机构设计，提高机器人的安全性和生产效率。研究背景和意义

123国内研究现状国外研究现状发展趋势国内外研究现状及发展趋势国外在工业机器人碰撞仿真分析方面起步较早，已经形成了较为成熟的理论和方法体系，如有限元法、多体动力学法等。国内在这方面的研究相对较晚，但近年来发展迅速，取得了一系列重要成果，如基于ABAQUS的冲压机器人碰撞仿真分析等。随着计算机技术和仿真算法的不断发展，工业机器人碰撞仿真分析将更加精确、高效，同时结构优化方法也将更加多样化。

研究内容研究方法研究内容和方法采用有限元法建立冲压机器人执行机构的精细化模型，通过ABAQUS软件进行碰撞仿真分析，获取碰撞过程中的应力、应变、位移等关键信息。同时，结合多目标优化算法对执行机构进行结构优化，提高其抗碰撞性能。本研究旨在通过ABAQUS软件对冲压机器人执行机构进行碰撞仿真分析，揭示其碰撞行为及影响因素，并提出结构优化方案。

02冲压机器人执行机构设计及建模

设计目标设计方案关键技术执行机构设计方案设计一款高效、稳定、可靠的冲压机器人执行机构，满足冲压工艺要求。采用连杆传动机构，实现冲压机器人的高速、高精度运动。同时，优化机构结构，减小机构体积和重量，提高机器人的动态性能。运用先进的CAD/CAE技术，进行执行机构的三维建模、装配和仿真分析，确保设计方案的可行性和优越性。

使用SolidWorks等三维建模软件，对执行机构进行精细化建模。建模软件装配流程模型检查按照设计方案，将各个零部件进行精确的装配，确保机构的运动精度和稳定性。对装配后的模型进行干涉检查、运动仿真等，确保模型的正确性和可行性。030201三维建模与装配

材料选择根据执行机构的工作环境和性能要求，选择合适的材料，如铝合金、钢等。材料属性定义材料的密度、弹性模量、泊松比等物理属性，为后续的仿真分析提供准确的数据支持。材料处理对材料进行热处理、表面处理等工艺处理，提高材料的力学性能和耐腐蚀性能。材料属性定义030201

03基于ABAQUS的碰撞仿真分析

网格划分与边界条件设置网格划分对冲压机器人执行机构进行网格划分，选择合适的网格类型和大小，以确保仿真精度和计算效率。边界条件设置根据实际工作条件，设置执行机构的边界条件，如固定约束、位移约束等。

定义执行机构各部件之间的接触关系，包括接触面、接触类型（如面面接触、点面接触等）以及接触属性（如刚度、阻尼等）。根据实际材料属性和工作环境，设置各接触面之间的摩擦系数，以模拟真实的碰撞过程。接触定义与摩擦系数设置摩擦系数设置接触定义

根据实际工作条件，对执行机构施加相应的载荷，如冲击力、压力等。载荷施加设置仿真的时间历程，包括起始时间、结束时间以及时间步长等，以模拟完整的碰撞过程。时间历程设置载荷施加与时间历程设置

利用ABAQUS的后处理功能，将仿真结果以云图、动画等形式进行可视化展示。结果可视化对仿真结果进行深入分析，包括应力、应变、位移等关键参数的变化规律以及碰撞过程中的能量转化情况。结果分析根据仿真结果，评估执行机构的性能表现，并针对存在的问题提出优化建议。结果讨论010203仿真结果分析与讨论

04结构优化设计及仿真验证

通过拓扑优化和形状优化，减少材料用量，降低机构质量。轻量化设计针对关键承载部件进行刚度加强，提高整体结构刚度。刚度提升引入缓冲结构或材料，降低碰撞过程中的冲击力和能量。碰撞缓冲设计结构优化方案提

建立优化后的三维模型材料属性设置接触与边界条件设置网格划分优化后模型建立与仿真设置为模型赋予实际材料属性，如弹性模量、泊松比、密度等。根据优化方案，在ABAQUS中建立优化后的冲压机器人执行机构三维模型。对模型进行合适的网格划分，确保计算精度和效率。定义模型中的接触对和边界条件，模拟实际工况。构性能对比碰撞力对比能量吸收对比安全性评估优化结果对比分析对比优化前后结构的刚度、质量、模态等性能指标。分析优化前后结构在碰撞过程中的冲击力变化。根据对比分析结果，评估优化方案的安全性和可行性。评估优化前后结构的能量吸收能力。

通过ABAQUS仿真分析，验证优化方案的实际效果是否符合预期。仿真验证搭建实验平台，进行冲压机器人执行机构的碰撞实验，进一