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文檔簡介
1、在當今工業(yè)生產(chǎn)中,數(shù)控技術(shù)越來越趨于成熟,為了大幅度提高工業(yè)自動化水平,數(shù)控機床功能部件的研發(fā)至關重要。機械手作為數(shù)控加工中心的關鍵部件,介于主軸和刀庫之間,主要作用就是將下一個工序所用的刀具和即將完成加工的當前工序所用的刀具進行調(diào)換,這樣可以提高加工效率。因此,本文以QH-3型數(shù)控機床換刀機械手為研究對象,針對現(xiàn)有機械手結(jié)構(gòu)中存在的不穩(wěn)定的因素,對其進行三維建模、運動學驗證、有限元分析和疲勞分析,找出其中薄弱的環(huán)節(jié),對其結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化,
2、該方法具有重要的理論指導意義以及實際應用價值。
本研究主要內(nèi)容包括:⑴介紹了數(shù)控機床機械手在國內(nèi)外歷史上發(fā)展的研究狀況從而引出本課題的研究意義又簡單表述了有限元法的中心思想和它廣泛的應用,對現(xiàn)有機械手的圖紙中的每個零部件進行三維建模,然后再將其組成一個完整的機械手系統(tǒng);對機械手系統(tǒng)進行分析,掌握系統(tǒng)里面各零部件的作用,就可以有針對性的進行運動學分析,通過建立坐標系和運動方程論述機械手的工作過程,因為該工作過程符合機械手實際的運
3、動方式,所以得出的方程是正確的。⑵對機械手進行靜態(tài)和模態(tài)分析。將簡化后機械手的模型導入到 ANSYS Workbench中得到有限元模型。靜力分析主要目的就是得出機械手的最大變形和應力、應變,并給出了變形和應力云圖。從云圖中分析了最大變形和應力發(fā)生的部位,為機械手的優(yōu)化提供了思路。模態(tài)分析時,首先闡明了機械手進行模態(tài)分析的必要性,模態(tài)分析后得出機械手前六階固有頻率和振型,通過振型圖得出會影響機械手抓取刀具精度的振型。⑶對機械手進行優(yōu)化設
4、計和花鍵軸的疲勞壽命分析。針對靜態(tài)分析中得出機械手中固定手爪處產(chǎn)生的位移比較大,故對固定手抓進行了優(yōu)化;對固定手爪單獨分析優(yōu)化后重新裝配再進行靜力分析,得到的位移相對于優(yōu)化前的減小了16.6%,說明優(yōu)化的部位是正確的。優(yōu)化后整個機械手的固有頻率發(fā)生了改變,其中第一階固有頻率(基頻)相對于優(yōu)化前的得到了增加,這也從側(cè)面驗證了優(yōu)化部位的合理性。隨后,分別對花鍵軸在軸向力和扭矩這兩種情況下進行了疲勞分析,得出花鍵軸在這兩種情況下的損傷云圖和壽
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