三自由度高速混聯(lián)內(nèi)螺紋銑削機(jī)床研究與開發(fā).pdf

1、目前小直徑內(nèi)螺紋的加工普遍存在加工困難、效率低、精度差和缺乏專用設(shè)備等問題。高速螺紋銑削可高效、低耗、高精度地完成各種不同材料零件上內(nèi)螺紋的加工,但目前高速螺紋銑削在我國的應(yīng)用還存在許多問題。本文采用平面5R并聯(lián)機(jī)構(gòu)與串聯(lián)機(jī)構(gòu)混聯(lián)方式構(gòu)建了一種新型中小直徑內(nèi)螺紋高速銑削機(jī)床,對并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)與整機(jī)靜動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究,為內(nèi)螺紋高速銑削工藝的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。本文分析了內(nèi)螺紋高速銑削的工作原理與特點(diǎn)；提出了一種基于平面5R并聯(lián)機(jī)構(gòu)

2、的三自由度混聯(lián)螺紋銑削運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)方案,建立了平面5R并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,推導(dǎo)了其逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)速度雅可比矩陣,對并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作空間和性能指標(biāo)進(jìn)行了深入研究,提出了驅(qū)動(dòng)桿型位組合的原則,完成了內(nèi)螺紋銑削公轉(zhuǎn)圓運(yùn)動(dòng)的位置反解。綜合平面5R并聯(lián)機(jī)構(gòu)的工作空間和性能指標(biāo)因素優(yōu)化了5R機(jī)構(gòu)桿長參數(shù)；確定了該混聯(lián)機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù),劃分了機(jī)床各主要功能模塊,對各模塊的主要構(gòu)件進(jìn)行了力學(xué)分析設(shè)計(jì)、外購件選型和校核計(jì)算,完成了混聯(lián)機(jī)床的開發(fā),最后利用PRO

3、/E軟件對混聯(lián)機(jī)床的各個(gè)模塊進(jìn)行三維實(shí)體設(shè)計(jì)和虛擬裝配。在ADAMS環(huán)境下對混聯(lián)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真分析,驗(yàn)證了理論計(jì)算正確性和機(jī)床設(shè)計(jì)的合理性,為混聯(lián)螺紋銑削機(jī)床的實(shí)際設(shè)計(jì)制造和應(yīng)用提供了理論依據(jù)。利用有限元分析軟件ANSYS對3自由度混聯(lián)機(jī)床整機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力學(xué)分析,獲得了整機(jī)變形和等效應(yīng)力云圖,進(jìn)而對整機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜剛度分析；通過模態(tài)分析獲得了機(jī)床各階固有頻率和相應(yīng)振型特性,并對各階振型進(jìn)行了分析,得出結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),為再次優(yōu)化設(shè)