經(jīng)濟型雕刻機結(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，雕刻機作為類似銑床的一種機床單獨發(fā)展開來，其不但需要保證像機床加工過程中的精度、效率及穩(wěn)定性等條件，同時還要兼顧藝術(shù)設(shè)計，廣泛應(yīng)用于廣告、印刷、裝飾首飾制品等行業(yè)，國內(nèi)外也出現(xiàn)了許多生產(chǎn)制造雕刻機的企業(yè)，但總體來看中小型雕刻機價格普遍偏高，能滿足加工性能要求同時價格低廉的雕刻機有著廣泛需求。
　　針對上述需求本文研究了一種經(jīng)濟型雕刻機，首先根據(jù)運動分配設(shè)計了兩套結(jié)構(gòu)方案，利用ANSYS軟件對兩種雕刻機的

2、整體結(jié)構(gòu)做了靜動態(tài)特性分析，選定龍門式雕刻機結(jié)構(gòu)方案作為最終總體方案，針對靜動態(tài)仿真分析結(jié)果對雕刻機重要結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計，并進行靜動態(tài)特性仿真分析，與原結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)進行了性能對比，以提高加工過程中的精度及穩(wěn)定性，雕刻機主要尺寸參數(shù)優(yōu)化確定后利用ADAMS軟件對雕刻機進行了運動學(xué)仿真研究，最后通過雕刻機實驗設(shè)備進行加工實驗驗證運動學(xué)仿真軌跡，同時驗證了本文所研究的經(jīng)濟型雕刻機的可行性及可靠性，具體研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
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3、)通過對不同運動功能分配方案對比，設(shè)計出龍門式和工作臺移動式兩種雕刻機總體方案布局，并初步確定雕刻機主要尺寸參數(shù)及運動動力參數(shù)，之后分別對兩種雕刻機結(jié)構(gòu)的主傳動系統(tǒng)和進給傳動系統(tǒng)布局及其部件進行設(shè)計，同時對這兩種雕刻機方案設(shè)計不同的電主軸支撐部件，將兩種雕刻機結(jié)構(gòu)方案布局細(xì)化并利用Pro/E軟件建立三維模型，最后介紹雕刻機的控制系統(tǒng)和工作原理。
　　(2)通過ANSYS軟件對龍門式和工作臺移動式雕刻機結(jié)構(gòu)進行了靜力分析，發(fā)現(xiàn)兩種雕

4、刻機結(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;對兩種雕刻機結(jié)構(gòu)進行自由模態(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)，但工作臺移動式結(jié)構(gòu)在雕刻機工作時工作臺也會產(chǎn)生較大變形。通過對兩種雕刻機結(jié)構(gòu)的靜動態(tài)特性對比，決定選用龍門式雕刻機結(jié)構(gòu)以便提高工作過程的穩(wěn)定性。
　　(3)對雕刻機結(jié)構(gòu)靜動態(tài)性能分析發(fā)現(xiàn)雕刻機結(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，針對此情況對雕刻機主要結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(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)、電主軸支撐部件長度(L)及厚度(D)四個因素（每個因素取三個值）研究對雕刻機整體結(jié)構(gòu)的靜動態(tài)性能影響，得到最終得到優(yōu)化后的龍門式雕刻機的主要結(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，電主軸支撐部件長度取130