經(jīng)濟(jì)型自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì)、分析及控制研究.pdf

1、隨著社會(huì)進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,工業(yè)生產(chǎn)的操作方式也發(fā)生著革命性的變化,從手工作坊式的勞動(dòng),逐步變成了自動(dòng)化、智能化的生產(chǎn)方式。目前,在機(jī)械加工中,大多數(shù)企業(yè)還采用人工換刀的方式,傳統(tǒng)的人工換刀不僅效率低,而且精度也不高。為了適應(yīng)加工制造的需要,近年來,自動(dòng)換刀裝置的作用就顯得越來越重要。本課題來源于鎮(zhèn)江市工業(yè)科技支撐項(xiàng)目,該項(xiàng)目是根據(jù)江蘇齊航數(shù)控有限責(zé)任公司的異形螺桿數(shù)控銑床的參數(shù)來設(shè)計(jì)自動(dòng)換刀裝置?；诖?本文對(duì)一種新的經(jīng)濟(jì)型自動(dòng)換刀

2、裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)、分析及控制研究。
　　 首先,分析了國(guó)內(nèi)外自動(dòng)換刀裝置的研究現(xiàn)狀,針對(duì)現(xiàn)有主要機(jī)型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上存在的不足,以及成本較高的問題,對(duì)自動(dòng)換刀裝置進(jìn)行了市場(chǎng)調(diào)研,分析了換刀機(jī)械手動(dòng)作的具體特點(diǎn),提出了一種新的經(jīng)濟(jì)型自動(dòng)換刀裝置的結(jié)構(gòu),通過研究和探討得到了本課題的總體設(shè)計(jì)方案。對(duì)于機(jī)械手臂的設(shè)計(jì),本文獨(dú)創(chuàng)性的運(yùn)用直線運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)裝、卸刀的動(dòng)作,保證了在裝、卸刀時(shí)的對(duì)中性,能精確完成數(shù)控機(jī)床的裝、卸刀的工作,且運(yùn)動(dòng)過程比較簡(jiǎn)單

3、,具有較高的可靠性,同時(shí)提高了裝、卸刀的效率。在此基礎(chǔ)上,利用CAD／CAE技術(shù)對(duì)自動(dòng)換刀裝置各個(gè)部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)、計(jì)算與分析,最終建立了自動(dòng)換刀裝置的虛擬樣機(jī)模型。
　　 其次,對(duì)自動(dòng)換刀裝置的關(guān)鍵部件進(jìn)行了簡(jiǎn)化,應(yīng)用Hypermesh分析軟件對(duì)機(jī)械手手爪和底座有限元模型進(jìn)行了模型的前處理,在ANSYS中進(jìn)行了模型的后處理,得到機(jī)械手手爪和底座在剛度與強(qiáng)度狀況下的應(yīng)力圖和變形圖。分析了機(jī)械手手爪和底座的應(yīng)力和變形狀況,獲得該類機(jī)

4、械手手爪和底座易受疲勞和強(qiáng)度易受破壞的薄弱環(huán)節(jié),找出了機(jī)械手手爪的應(yīng)力集中部位,最后對(duì)機(jī)械手手爪進(jìn)行剛度分析和強(qiáng)度分析,并對(duì)手爪進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化分析。本文所用的設(shè)計(jì)方法和有限元分析過程能應(yīng)用于其它機(jī)構(gòu)的相關(guān)研究,為其積累了一定的可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。
　　 再次,通過對(duì)自動(dòng)換刀裝置的工作要求和性能要求的研究,設(shè)計(jì)了自動(dòng)換刀裝置的控制系統(tǒng)平臺(tái)。控制部分是整個(gè)自動(dòng)換刀裝置的關(guān)鍵和核心,它在結(jié)構(gòu)和功能上的劃分和實(shí)現(xiàn),直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的可靠性、