經(jīng)濟(jì)型雕刻機(jī)結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化.pdf

1、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

2、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:
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3、)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

4、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

5、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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130