本文關(guān)鍵詞：數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床旋轉(zhuǎn)工位傳動系統(tǒng)設(shè)計與精度研究

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【摘要】：數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床是用于0.5-6mm薄板沖裁加工的關(guān)鍵設(shè)備,與普通數(shù)控沖床相比其配有模具庫可以實現(xiàn)自動換模功能,模具庫上的旋轉(zhuǎn)工位可以實現(xiàn)模具的自動旋轉(zhuǎn)功能,大大提高了沖床的加工能力,但是同樣由于這些功能,數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床與普通沖床相比,其加工精度受到一定影響,而且在旋轉(zhuǎn)工位的傳動系統(tǒng)在設(shè)計中存在一些問題,卡模、偏模等情況時有發(fā)生。本課題就是以某型號的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床為研究對象,設(shè)計了一套旋轉(zhuǎn)工位傳動系統(tǒng),并對其精度進行分析。對旋轉(zhuǎn)工位的加工精度進行分析,指出旋轉(zhuǎn)工位傳動系統(tǒng)的傳動精度影響其轉(zhuǎn)角精度和沖裁間隙,利用多體運動學(xué)原理建立了旋轉(zhuǎn)工位模具的運動誤差模型并根據(jù)現(xiàn)有型號的結(jié)構(gòu)參數(shù)得出旋轉(zhuǎn)工位的傳動精度要求為±0.01°。根據(jù)旋轉(zhuǎn)工位的各項設(shè)計要求和現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)工位傳動方式的優(yōu)缺點確定了旋轉(zhuǎn)工位傳動系統(tǒng)的傳動方案,選擇合適的驅(qū)動電機,進行傳動比分配以及對重要零部件進行設(shè)計計算。對傳動系統(tǒng)的各部件進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計,并在現(xiàn)有數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床上進行虛擬裝配。對所設(shè)計的旋轉(zhuǎn)工位傳動系統(tǒng)的傳動鏈誤差進行了理論計算,分析了傳動鏈各部件精度對旋轉(zhuǎn)工位傳動精度的影響情況,得出蝸桿蝸輪的傳動精度是影響旋轉(zhuǎn)工位傳動精度的最主要因素。對引起蝸桿蝸輪回差的裝配誤差進行分析,利用Adams軟件對蝸桿蝸輪進行嚙合仿真,分析中心距誤差、中間平面誤差、軸交角誤差三個因素對其轉(zhuǎn)角精度的影響,得出軸交角誤差對轉(zhuǎn)角精度影響最大,中間平面次之,中心距最小。利用Ansys Workbench軟件建立機身轉(zhuǎn)塔部件的有限元分析模型,分析機床的前8階振型對加工精度的影響,發(fā)現(xiàn)工作臺板與機身主板連接處、支承軸與底板連接處,機身側(cè)向這三個地方剛度較低,對加工精度影響較大,需要進行加強。利用激振設(shè)備對該機床的轉(zhuǎn)塔部件進行了激振試驗,得出轉(zhuǎn)塔部件振型和固有頻率。將有限元分析出的結(jié)果與模態(tài)試驗所得結(jié)果進行比較確認有限元模型的正確性。對機身與轉(zhuǎn)塔進行了瞬態(tài)響應(yīng)分析,分析典型工況四個周期的沖裁載荷作用下機身與轉(zhuǎn)塔的振動情況。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床 旋轉(zhuǎn)工位 傳動系統(tǒng)設(shè)計 精度 動態(tài)特性分析
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG385
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 課題研究意義及目的9-10
• 1.2 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床旋轉(zhuǎn)工位傳動系統(tǒng)研究現(xiàn)狀11-14
• 1.4 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床旋轉(zhuǎn)工位加工精度研究現(xiàn)狀14-15
• 1.5 課題來源15-16
• 1.6 本文主要研究內(nèi)容16-17
• 2 旋轉(zhuǎn)工位加工精度分析與精度建模17-29
• 2.1 旋轉(zhuǎn)工位加工精度分析17-19
• 2.2 多剛體運動學(xué)原理19-21
• 2.2.1 物體位姿的表示19-20
• 2.2.2 齊次變換矩陣表示20-21
• 2.3 旋轉(zhuǎn)工位模具運動分析21-22
• 2.3.1 多級坐標系的變換21-22
• 2.3.2 旋轉(zhuǎn)工位模具運動的拓撲結(jié)構(gòu)22
• 2.4 旋轉(zhuǎn)工位模具運動誤差模型22-25
• 2.4.1 支承軸與模具誤差傳遞模型22-24
• 2.4.2 模具間隙計算與模型驗證24-25
• 2.5 轉(zhuǎn)塔定位精度分析25-27
• 2.5.1 轉(zhuǎn)塔的定位方式和主要零部件的作用26
• 2.5.2 轉(zhuǎn)塔的定位精度計算26-27
• 2.6 本章小結(jié)27-29
• 3 數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床旋轉(zhuǎn)工位傳動系統(tǒng)設(shè)計29-39
• 3.1 旋轉(zhuǎn)工位傳動方案設(shè)計要求29-30
• 3.1.1 總體功能要求29
• 3.1.2 總體技術(shù)指標29
• 3.1.3 總體結(jié)構(gòu)要求29-30
• 3.2 旋轉(zhuǎn)工位傳動系統(tǒng)傳動方案設(shè)計30-32
• 3.2.1 旋轉(zhuǎn)工位總體傳動方案30
• 3.2.2 旋轉(zhuǎn)工位傳動方案原理30-31
• 3.2.3 傳動比的分配與電機選擇31-32
• 3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計32-37
• 3.3.1 蝸輪蝸桿的設(shè)計32
• 3.3.2 圓柱蝸輪蝸桿的計算32-34
• 3.3.3 軸的設(shè)計計算與校核34-35
• 3.3.4 離合機構(gòu)的設(shè)計35-36
• 3.3.5 蝸桿蝸輪自轉(zhuǎn)模設(shè)計36-37
• 3.4 旋轉(zhuǎn)工位傳動系統(tǒng)的三維建模與虛擬裝配37
• 3.5 旋轉(zhuǎn)工位傳動系統(tǒng)的優(yōu)點37-38
• 3.6 本章小結(jié)38-39
• 4 旋轉(zhuǎn)工位傳動系統(tǒng)精度分析39-51
• 4.1 新型旋轉(zhuǎn)工位傳動鏈介紹39
• 4.2 旋轉(zhuǎn)工位傳動鏈運動精度分析39-41
• 4.2.1 旋轉(zhuǎn)工位分度蝸輪的誤差引起的旋轉(zhuǎn)工位的回轉(zhuǎn)誤差40
• 4.2.2 蝸桿的誤差引起的旋轉(zhuǎn)工位的回轉(zhuǎn)誤差40
• 4.2.3 錐齒輪的誤差引起的旋轉(zhuǎn)工位的回轉(zhuǎn)誤差40
• 4.2.4 離合機構(gòu)間隙引起的旋轉(zhuǎn)工位的回轉(zhuǎn)誤差40-41
• 4.2.5 旋轉(zhuǎn)工位的總回轉(zhuǎn)誤差計算41
• 4.3 蝸輪蝸桿精度分析41-43
• 4.4 多體動力學(xué)仿真技術(shù)43
• 4.5 ADAMS仿真分析步驟43-44
• 4.6 蝸桿傳動動力學(xué)模型的建立44-47
• 4.6.1 模型簡化與導(dǎo)入44-45
• 4.6.2 設(shè)置模型屬性參數(shù)45-46
• 4.6.3 添加模型零件之間的約束和載荷46
• 4.6.4 輪齒碰撞力參數(shù)設(shè)置46-47
• 4.7 蝸桿蝸輪理想裝配時仿真結(jié)果分析47-48
• 4.8 存在安裝誤差條件下的蝸輪蝸桿的仿真48-50
• 4.8.1 存在中心距誤差時的仿真分析48
• 4.8.2 存在中間平面誤差時的誤差分析48-49
• 4.8.3 存在軸交角誤差時的誤差分析49-50
• 4.9 本章小結(jié)50-51
• 5 機身與轉(zhuǎn)塔動態(tài)特性分析51-65
• 5.1 轉(zhuǎn)塔沖床機身與轉(zhuǎn)塔有限元模型的建立51-53
• 5.1.1 轉(zhuǎn)塔沖床轉(zhuǎn)塔與機身結(jié)構(gòu)簡介51-52
• 5.1.2 單元類型的選擇52
• 5.1.3 材料屬性的設(shè)置52-53
• 5.1.4 網(wǎng)格劃分53
• 5.1.5 結(jié)合面的動力學(xué)建模53
• 5.2 轉(zhuǎn)塔機身有限元模態(tài)分析53-55
• 5.3 轉(zhuǎn)塔與機身振型對加工精度的影響55
• 5.4 轉(zhuǎn)塔部件試驗?zāi)B(tài)測試及分析55-60
• 5.4.1 模態(tài)試驗方法56
• 5.4.2 模態(tài)試驗的步驟56-57
• 5.4.3 模態(tài)試驗使用的儀器設(shè)備57
• 5.4.4 試驗設(shè)計57-59
• 5.4.5 試驗?zāi)B(tài)與有限元分析模態(tài)對比59-60
• 5.5 機身與轉(zhuǎn)塔瞬態(tài)響應(yīng)分析60-64
• 5.5.1 沖裁載荷分析61-62
• 5.5.2 機身與轉(zhuǎn)塔部件瞬態(tài)響應(yīng)結(jié)果62-64
• 5.6 本章小結(jié)64-65
• 6 總結(jié)與展望65-67
• 6.1 總結(jié)65-66
• 6.2 展望66-67
• 致謝67-68
• 參考文獻68-72
• 附錄A72-73
• 附錄B73-77

【參考文獻】

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本文編號：908056