發(fā)布時(shí)間：2017-10-21 01:27

  本文關(guān)鍵詞：經(jīng)濟(jì)型雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化

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【摘要】：近年來數(shù)控加工技術(shù)日趨成熟,雕刻機(jī)作為類似銑床的一種機(jī)床單獨(dú)發(fā)展開來,其不但需要保證像機(jī)床加工過程中的精度、效率及穩(wěn)定性等條件,同時(shí)還要兼顧藝術(shù)設(shè)計(jì),廣泛應(yīng)用于廣告、印刷、裝飾首飾制品等行業(yè),國(guó)內(nèi)外也出現(xiàn)了許多生產(chǎn)制造雕刻機(jī)的企業(yè),但總體來看中小型雕刻機(jī)價(jià)格普遍偏高,能滿足加工性能要求同時(shí)價(jià)格低廉的雕刻機(jī)有著廣泛需求。針對(duì)上述需求本文研究了一種經(jīng)濟(jì)型雕刻機(jī),首先根據(jù)運(yùn)動(dòng)分配設(shè)計(jì)了兩套結(jié)構(gòu)方案,利用ANSYS軟件對(duì)兩種雕刻機(jī)的整體結(jié)構(gòu)做了靜動(dòng)態(tài)特性分析,選定龍門式雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)方案作為最終總體方案,針對(duì)靜動(dòng)態(tài)仿真分析結(jié)果對(duì)雕刻機(jī)重要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),并進(jìn)行靜動(dòng)態(tài)特性仿真分析,與原結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)進(jìn)行了性能對(duì)比,以提高加工過程中的精度及穩(wěn)定性,雕刻機(jī)主要尺寸參數(shù)優(yōu)化確定后利用ADAMS軟件對(duì)雕刻機(jī)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真研究,最后通過雕刻機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行加工實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真軌跡,同時(shí)驗(yàn)證了本文所研究的經(jīng)濟(jì)型雕刻機(jī)的可行性及可靠性,具體研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下：(1)通過對(duì)不同運(yùn)動(dòng)功能分配方案對(duì)比,設(shè)計(jì)出龍門式和工作臺(tái)移動(dòng)式兩種雕刻機(jī)總體方案布局,并初步確定雕刻機(jī)主要尺寸參數(shù)及運(yùn)動(dòng)動(dòng)力參數(shù),之后分別對(duì)兩種雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)的主傳動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)布局及其部件進(jìn)行設(shè)計(jì),同時(shí)對(duì)這兩種雕刻機(jī)方案設(shè)計(jì)不同的電主軸支撐部件,將兩種雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)方案布局細(xì)化并利用Pro/E軟件建立三維模型,最后介紹雕刻機(jī)的控制系統(tǒng)和工作原理。(2)通過ANSYS軟件對(duì)龍門式和工作臺(tái)移動(dòng)式雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力分析,發(fā)現(xiàn)兩種雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)變形均小于0.1mm,兩種結(jié)構(gòu)等效應(yīng)力最大的位置都是在Y方向下端導(dǎo)軌與Z方向支撐部件的連接處；對(duì)兩種雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行自由模態(tài)及工作模態(tài)分析,二者都避開了電主軸的工作頻率,不會(huì)產(chǎn)生共振,從振型圖得出二者主要的變形都是立柱支撐結(jié)構(gòu),但工作臺(tái)移動(dòng)式結(jié)構(gòu)在雕刻機(jī)工作時(shí)工作臺(tái)也會(huì)產(chǎn)生較大變形。通過對(duì)兩種雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)態(tài)特性對(duì)比,決定選用龍門式雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)以便提高工作過程的穩(wěn)定性。(3)對(duì)雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)靜動(dòng)態(tài)性能分析發(fā)現(xiàn)雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)變形量最大的位置在電主軸支撐部件,等效應(yīng)力最大位置在Y方向?qū)к壣弦约罢w結(jié)構(gòu)工作模態(tài)下固有頻率較低,針對(duì)此情況對(duì)雕刻機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。分別研究了龍門支撐部件高度(H)、Y方向?qū)к壊考䦟挾?W)、電主軸支撐部件長(zhǎng)度(L)及厚度(D)四個(gè)因素(每個(gè)因素取三個(gè)值)研究對(duì)雕刻機(jī)整體結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)態(tài)性能影響,得到最終得到優(yōu)化后的龍門式雕刻機(jī)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如下：龍門支撐部件高度取250mm,Y方向?qū)к壖盎瑝K寬度取280mm,電主軸支撐部件長(zhǎng)度取130mm,電主軸支撐部件厚度取60mm。(4)利用ADAMS軟件對(duì)所研究的雕刻機(jī)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真,得到刀具的加工軌跡,結(jié)果表明刀具在受到切削力的作用及電主軸高速轉(zhuǎn)動(dòng)下刀具軌跡會(huì)產(chǎn)生波動(dòng),從各軸位移曲線可知位移的誤差及波動(dòng)較小,滿足加工要求,通過雕刻機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行加工實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了雕刻機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真的軌跡,同時(shí)加工復(fù)雜圖形實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文所研究雕刻機(jī)的可靠性。
【關(guān)鍵詞】：雕刻機(jī)結(jié)構(gòu) 靜動(dòng)態(tài)特性 結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化 運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TG659
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景10
• 1.2 雕刻機(jī)概述10-11
• 1.2.1 雕刻機(jī)國(guó)內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 雕刻機(jī)應(yīng)用范圍11
• 1.3 機(jī)床優(yōu)化設(shè)計(jì)方法概述11-12
• 1.4 有限元分析發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用12-14
• 1.5 機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)分析現(xiàn)狀14
• 1.6 課題主要研究?jī)?nèi)容14-16
• 第二章 經(jīng)濟(jì)型雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)布局與控制系統(tǒng)16-26
• 2.1 引言16
• 2.2 經(jīng)濟(jì)型雕刻機(jī)的運(yùn)動(dòng)分配與構(gòu)成16-18
• 2.3 經(jīng)濟(jì)型雕刻機(jī)的總體布局18-23
• 2.3.1 雕刻機(jī)主參數(shù)和尺寸參數(shù)初定18-19
• 2.3.2 雕刻機(jī)運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)19-20
• 2.3.3 雕刻機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)20-22
• 2.3.4 雕刻機(jī)主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22-23
• 2.4 經(jīng)濟(jì)型雕刻機(jī)的總體裝配方案23-24
• 2.5 經(jīng)濟(jì)型雕刻機(jī)的控制系統(tǒng)24-25
• 2.6 經(jīng)濟(jì)型雕刻機(jī)的工作原理25
• 2.7 本章小結(jié)25-26
• 第三章 經(jīng)濟(jì)型雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)靜動(dòng)態(tài)特性分析研究26-42
• 3.1 引言26
• 3.2 經(jīng)濟(jì)型雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)的靜態(tài)特性研究26-29
• 3.2.1 基于ANSYS環(huán)境的雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)靜力分析26-29
• 3.2.2 不同雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)方案靜力分析對(duì)比29
• 3.3 經(jīng)濟(jì)型雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性研究29-39
• 3.3.1 模態(tài)特性分析基礎(chǔ)29-31
• 3.3.2 雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)模態(tài)特性分析的必要性31
• 3.3.3 基于ANSYS環(huán)境雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)模態(tài)特性分析31-32
• 3.3.4 雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)自由模態(tài)仿真與結(jié)果32-35
• 3.3.5 雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)自由模態(tài)特性分析對(duì)比35-36
• 3.3.6 雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)工作模態(tài)仿真與結(jié)果36-39
• 3.3.7 雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)工作模態(tài)特性分析對(duì)比39
• 3.4 經(jīng)濟(jì)型雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)方案確定39-40
• 3.5 本章小結(jié)40-42
• 第四章 經(jīng)濟(jì)型雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化42-64
• 4.1 引言42
• 4.2 雕刻機(jī)總體結(jié)構(gòu)布局42-43
• 4.3 結(jié)構(gòu)高度(H)對(duì)雕刻機(jī)靜動(dòng)態(tài)特性的影響分析43-48
• 4.3.1 龍門支撐部件高度對(duì)雕刻機(jī)靜態(tài)性能影響43-44
• 4.3.2 龍門支撐部件高度對(duì)雕刻機(jī)動(dòng)態(tài)性能影響44-48
• 4.4 結(jié)構(gòu)寬度(W)對(duì)雕刻機(jī)靜動(dòng)態(tài)特性的影響分析48-52
• 4.4.1 導(dǎo)軌寬度對(duì)雕刻機(jī)靜態(tài)性能影響48-49
• 4.4.2 導(dǎo)軌寬度對(duì)雕刻機(jī)動(dòng)態(tài)性能影響49-52
• 4.5 結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度(L)對(duì)雕刻機(jī)靜動(dòng)態(tài)特性的影響分析52-58
• 4.5.1 電主軸支撐部件長(zhǎng)度對(duì)雕刻機(jī)靜態(tài)性能影響53-55
• 4.5.2 電主軸支撐部件長(zhǎng)度對(duì)雕刻機(jī)動(dòng)態(tài)性能影響55-58
• 4.6 結(jié)構(gòu)厚度(D)對(duì)雕刻機(jī)靜動(dòng)態(tài)特性的影響分析58-63
• 4.6.1 電主軸支撐部件厚度對(duì)雕刻機(jī)靜態(tài)性能影響58-60
• 4.6.2 電主軸支撐部件厚度對(duì)雕刻機(jī)動(dòng)態(tài)性能影響60-63
• 4.7 本章小結(jié)63-64
• 第五章 經(jīng)濟(jì)型雕刻機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)研究64-74
• 5.1 引言64
• 5.2 雕刻機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真研究64-70
• 5.3 雕刻機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)研究70-73
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備70-71
• 5.3.2 雕刻機(jī)加工實(shí)驗(yàn)71-73
• 5.4 本章小結(jié)73-74
• 第六章 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 論文總結(jié)74-75
• 6.2 工作展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 致謝80

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 楊頂信;;機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)方法與評(píng)判指標(biāo)[J];長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào)(綜合版);2006年02期

2 陳幼平,庹艾莉,周敬東,袁楚明,周祖德;虛擬制造環(huán)境下數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模與仿真[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2005年10期

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本文編號(hào)：1070495