加工中心托盤自動(dòng)交換裝置液壓系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析與優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、托盤自動(dòng)交換裝置(Tray Automatic Exchange Device)是加工中心的主要功能部件，其功能主要是實(shí)現(xiàn)待加工工件與已加工工件之間的自動(dòng)交換，可以在加工的同時(shí)裝夾零件，實(shí)現(xiàn)加工時(shí)間與輔助時(shí)間的重合。托盤自動(dòng)交換裝置是集機(jī)、電、液、計(jì)算機(jī)技術(shù)高度一體化的關(guān)鍵功能部件，借助它可以將加工中心集成到柔性制造單元(FMC)或柔性制造系統(tǒng)(FMS)。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，加工中心的發(fā)展趨勢(shì)是高效率、高精度、高自動(dòng)化、高柔性

2、和高可靠性，同樣的，對(duì)托盤自動(dòng)交換裝置的靜動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性、可靠性、精確性及高效性提出了越來(lái)越高的要求。托盤自動(dòng)交換裝置由機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)與控制系統(tǒng)組成，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，為了提高其性能，除了運(yùn)用傳統(tǒng)的分析技術(shù)外，運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)液壓系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析也具有重要意義，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)不僅可以預(yù)測(cè)系統(tǒng)性能，減少設(shè)計(jì)時(shí)間，還可以對(duì)所涉及的系統(tǒng)進(jìn)行整體分析和評(píng)估，從而達(dá)到優(yōu)化系統(tǒng)性能、縮短設(shè)計(jì)周期和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的目的。論文的主要工作如下：

3、>　　在第二章中，首先，基于幾種不同的交換裝置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的介紹，重點(diǎn)對(duì)液壓驅(qū)動(dòng)交換裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了分析和研究；定義了托盤自動(dòng)交換裝置故障樹(shù)分析與液壓系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析以及優(yōu)化設(shè)計(jì)三者之間的關(guān)系，同時(shí)運(yùn)用故障樹(shù)分析(FTA)方法對(duì)托盤自動(dòng)交換裝置潛在故障進(jìn)行了定性分析，并提出了改進(jìn)措施。
　　在第三章，介紹了液壓系統(tǒng)建模仿真軟件AMESim的基本特性和主體軟件AMESim的使用方法，根據(jù)托盤自動(dòng)交換裝置力（力矩）平衡方程、動(dòng)力

4、學(xué)方程和信號(hào)控制原理建立了液壓系統(tǒng)執(zhí)行裝置的等效模型、液壓缸緩沖等效模型和液壓系統(tǒng)控制信號(hào)等效模型，同時(shí)運(yùn)用該軟件建立了托盤自動(dòng)交換裝置旋轉(zhuǎn)和升降液壓系統(tǒng)的仿真模型；分析了不同工件質(zhì)量對(duì)液壓系統(tǒng)執(zhí)行裝置動(dòng)態(tài)特性的影響，分析了節(jié)流口直徑對(duì)托盤自動(dòng)交換裝置液壓系統(tǒng)執(zhí)行裝置動(dòng)態(tài)特性的影響，包括液壓缸緩沖節(jié)流口直徑和回路單向節(jié)流閥開(kāi)口直徑對(duì)液壓系統(tǒng)執(zhí)行裝置動(dòng)態(tài)特性的影響。對(duì)造成交換架振動(dòng)和來(lái)回晃動(dòng)以及噪聲等故障的主要原因進(jìn)行了定量分析，包括液壓

5、沖擊的本質(zhì)、原因以及液壓沖擊最大值的計(jì)算，并提出了預(yù)防和減小液壓沖擊的措施。
　　在第四章，研制和開(kāi)發(fā)了托盤自動(dòng)交換裝置試驗(yàn)平臺(tái)，制定了托盤交換裝置動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)方案和步驟，對(duì)仿真模型和參數(shù)設(shè)置的正確性進(jìn)行了驗(yàn)證，同時(shí)驗(yàn)證了可以通過(guò)調(diào)節(jié)液壓缸緩沖節(jié)流口直徑大小來(lái)改善交換架交換動(dòng)作的平穩(wěn)性，提高交換架動(dòng)態(tài)品質(zhì)；接著，針對(duì)托盤自動(dòng)交換裝置液壓系統(tǒng)存在的缺陷和不足，作者進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出了采用三位四通電液伺服閥進(jìn)行閉環(huán)控制，建立了改進(jìn)后

6、的液壓系統(tǒng)仿真模型，并對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)跟蹤誤差和穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)行了仿真分析，證明了該液壓系統(tǒng)能夠滿足托盤自動(dòng)交換裝置交換平穩(wěn)、準(zhǔn)確、可靠等性能要求。
　　在運(yùn)用故障樹(shù)分析法對(duì)托盤自動(dòng)交換裝置故障進(jìn)行定性分析的基礎(chǔ)上，采用仿真分析和試驗(yàn)研究相結(jié)合的技術(shù)手段，對(duì)托盤自動(dòng)交換裝置主要故障進(jìn)行了定量分析，得出了一些重要的性能曲線，對(duì)了解托盤自動(dòng)交換裝置的交換速度、動(dòng)作時(shí)間及液壓系統(tǒng)壓力和流量變化等參數(shù)以及液壓系統(tǒng)各個(gè)液壓元件間相互影響等起到重要的作